JP2004531578A - Intradermal delivery of vaccines and gene therapeutics by microcannula - Google Patents

Intradermal delivery of vaccines and gene therapeutics by microcannula Download PDF

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Abstract

皮膚の皮内層へのワクチンおよび遺伝子治療剤を投与する方法および装置。Methods and devices for administering vaccines and gene therapy agents to the intradermal layer of the skin.

Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、皮膚の皮内層へのワクチンおよび遺伝子治療剤を投与する方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
予防、診断または治療の目的で薬剤物質を効果的かつ安全に投与することが重要であることは長年にわたり認識されている。通常の針の使用は、長期にわたり、ヒトおよび動物に皮膚を介して投与することにより薬剤物質を送達するための1つのアプローチを提供している。注射の容易さを改善し、通常の針に関連する患者の不安および/または疼痛を低減しつつ、皮膚を経ての再現性のある効果的な送達を実現する相当な努力がなされてきた。さらに、ある種の送達システムは、針を全く使用せず、イオン導入電流またはエレクトロポレーションまたはサーマルポレーションまたは超音波導入法のような化学メディエータまたは外的推進力に依拠して、皮膚の最外層である角質層を破り、皮膚の表面を通して物質を送達する。しかし、そのような送達システムは、再現性よく、皮膚障壁を破ることがなく、あるいは薬剤物質を皮膚の表面下のある所定の深さに送達せず、臨床的結果は定まらないものとなり得る。したがって、針を用いるような角質層を機械的に破ることは、皮膚の表面を通しての物質の最も再現性のよい投与方法を提供し、投与される物質の配置が制御され、信頼できるものとなると考えられる。
【0003】
皮膚の表面下に物質を送達する方法は、ほぼもっぱら経皮投与、すなわち、皮膚を通しての皮膚下部への物質の送達を含む。経皮投与としては、皮下、筋肉内または静脈内投与経路などがあり、そのうち、筋肉内(IM)および皮下(SC)注射が最も一般的に用いられてきた。
【0004】
解剖学的には、身体の外表面は、一緒に皮膚を構成している2つの主要な組織層、すなわち、外側の表皮と下にある真皮とからなっている(レビューについては、非特許文献1参照)。表皮は、全体の厚さが75〜150μmである5層に分けられる。表皮の下に真皮があり、これは2つの層を含み、外側の部分は真皮乳頭と称され、より深い層は網様真皮と称される。真皮乳頭は、多くの微小循環血液とリンパ叢を含む。これに対して、網様真皮は、比較的に無細胞性かつ無血管性であり、高密度のコラーゲン組織と弾性のある結合組織とからなっている。表皮および真皮の下には皮下組織があり、これは、ヒポデルミスとも称され、結合組織と脂肪組織とからなっている。筋組織が皮下組織の下にある。
【0005】
上記のように、皮下組織と筋組織は、両方とも、一般的に薬剤物質の投与部位として用いられてきた。しかし、真皮は物質の投与部位として標的にされたことはほとんどなく、これは、少なくとも一部は、針を皮内空間に正確に位置決めすることが困難であるためである。さらに、真皮であっても、特に、真皮乳頭は高程度の血管分布を有することが知られており、皮下投与と比べて投与した物質の改善された吸収プロファイルを得るために、この高程度の血管分布を利用することはこれまでに認識されていなかった。これは、小さい薬物分子は、真皮よりも標的を定めることがはるかに容易で、予想することができた皮下組織への投与後に一般的に速やかに吸収されるためである。他方で、タンパク質のような巨大分子は一般的に血管分布の程度に無関係に毛細血管上皮を経て十分に吸収されないので、巨大分子についても、皮内投与を実現することがより困難であることにより、皮下投与よりも有意な吸収の優位性を達成することを予想できなかったのであろう。
【0006】
皮膚表面下および皮内空間の領域への投与の一手法は、マントーツベルクリン試験に常用されている。この方法では、精製タンパク質誘導体を27または30ゲージ針および標準の注射器を用いて皮膚表面に対して浅い角度で注射する(非特許文献2)。マントー技法では、針を側方から皮膚に挿入し、次いで、針をさらに皮内組織内に「くねりつつ進める」ことが含まれる。この手法は、実施するのがかなり困難で、特殊な訓練を必要とすることが知られている。注射の位置の不正確さの程度によっては、かなりの数の偽陰性試験結果が得られる。さらに、この試験は注射部位の反応を誘発するために局部的注射を必要とするものであり、マントー法は物質の全身投与のための皮内注射の使用につながらなかった。
【0007】
他のグループは、皮内薬物送達装置と記載されたものについて報告した(特許文献1)。注射は低速度であることが示されており、注射部位は表皮の下のある領域、すなわち、表皮と真皮との界面または真皮の内部または皮下組織であることが意図されていた。しかし、この参考文献には真皮内への選択的投与を示唆するような教示が記載されておらず、ワクチンまたは遺伝子治療剤をこの方法で送達することができることも示唆されてもいない。
【0008】
今日まで、多数の治療用タンパク質および低分子量化合物が皮内に送達され、薬理学的に有用な反応を効果的に惹起するために使用されていた。これらの化合物の大部分(例えば、インスリン、Neupogen、hGH、カルシトニン)は、ホルモンタンパク質であって、工学技術で作成された受容体や抗体でない。今日まで、すべての投与されたタンパク質は、取り込みおよび分布のより速やかな開始(対SC)、ならびに、ある場合には生物学的利用能の増加を含めたID投与に伴ういくつかの効果を示した。
【0009】
皮膚組織は、ワクチンおよび遺伝子治療剤の送達の魅力的な標的部位の代表である。ワクチン(遺伝子および従来型)の場合、皮膚は、高濃度の抗原提示細胞(APC)およびAPC前駆体がこの組織内、特に、表皮ランゲルハンス細胞および皮膚樹状細胞に見出されるため、魅力的な標的部位である。いくつかの遺伝子治療剤が、皮膚障害、皮膚疾患および皮膚癌の治療のために設計されている。そのような場合、罹患した皮膚組織に治療剤を直接送達することが望ましい。さらに、皮膚細胞は、そのコードされる1種のタンパク質または複数のタンパク質が皮膚から離れた部位において活性である遺伝子治療剤の魅力的な標的である。そのような場合、皮膚細胞(例えば、ケラチノサイト)は、真皮乳頭を介して全身循環に速やかに吸収させることができる治療用タンパク質を産生する「バイオリアクター」として機能する。他の場合として、皮膚から離れた部位の障害の治療のために、ワクチンまたは治療剤を全身循環に直接アクセスすることが望ましいこともある。このような場合、真皮乳頭層を介して全身への分配を実現することができる。
【0010】
しかし、上記のように、標準的な針と注射器を用いた皮内(ID)注射は、実施するのが技術的に非常に困難であり、疼痛性である。従来技術は、DNAベースおよび従来型のワクチンおよび治療剤のID送達に関するいくつかの参考文献を含むが、少なくとも一部は、既存の技術ではID組織に正確に標的を定めることが困難であるため、結果は一致したものではなかった。
【0011】
現在上市されている実際上すべてのヒトワクチンは、IMまたはSC経路により投与されている。4つの主要な世界的ワクチン製造業者(Aventis−Pasteur、GLaxoSmithKline、Merck、Wyeth)により2001年に製造された32種のワクチンのうち、2種のみがID用に承認された(2001年医家向け医薬品便覧)。実際、これらの32種のワクチンのうちの6種の添付文書に、ID経路を用いないことと述べられている。様々な公表前臨および初期臨床試験が、ID送達はIMまたはSC注射よりも強い免疫応答を誘発し得ることによって、または、IMまたはSCで与えられる投与量に比べて低い用量でそれらに匹敵する免疫応答を誘発することによって、ワクチンを改善することを示唆しているにもかかわらず、このようになっている(非特許文献3、非特許文献4、非特許文献5、非特許文献6、非特許文献7、非特許文献8、非特許文献9)。幾つかの場合には、ID送達後のワクチンの有効性の改善が認められたが、他の場合には、そのような利点が認められなかった(非特許文献10、非特許文献11、非特許文献12、非特許文献13、非特許文献14)。
【0012】
ID送達経路の広範な使用を阻み、上記の矛盾した結果をもたらした主要な因子は、表皮および真皮層への再現性のある送達を達成するのに適切な装置がないことである。ワクチンを注射するのに一般的に用いられている標準針は、皮膚に挿入したときに、これらの組織に正確に標的を定めるには大きすぎる。最も一般的な送達方法は、標準針および注射を用いるマントー型の注射を介するものである。この方法は、実施するのが困難で、信頼できず、対象にとって疼痛性である。したがって、皮膚の皮内層への、ワクチンおよび遺伝子治療剤の効率的で、正確かつ再現性のある送達を可能にする装置と方法が必要である。
【0013】
【特許文献1】
米国特許第5997501号
【特許文献2】
欧州特許出願公開第1092444 A1号
【特許文献3】
2000年6月29日出願の米国特許出願第606909号
【特許文献4】
1999年10月14日出願の米国特許出願第417671号
【特許文献5】
米国特許第5589466号
【特許文献6】
米国特許第5593972号
【特許文献7】
米国特許第5703055号
【特許文献8】
2002年5月13日出願の米国特許出願第10/142966号
【特許文献9】
米国特許第5547932号
【特許文献10】
欧州特許出願公開第1092444号
【非特許文献1】
Physiology, Biochemistry, and Molecular Biology of the Skin, Second Edition, L. A. Goldsmith, Ed., Oxford University Press, New York, 1991
【非特許文献2】
Flynn et al, Chest 106: 1463-5, 1994
【非特許文献3】
Playford, E. G. et al, Infect, Control Hosp. Epidemiol. 23: 87, 2002
【非特許文献4】
Kerr, C. Trends Microbiol, 9: 415, 2001
【非特許文献5】
Rahman, F. et al., Hepatology 31: 521, 2000
【非特許文献6】
Carlsson, U. et al., Scan J. Infect. Dis. 28: 435 1996
【非特許文献7】
Propst, T. et al., Amer. J. Kidney Dis. 32: 1041, 1998
【非特許文献8】
Nagafuchi, S. et al., Rev Med Virol, 8: 97, 1998
【非特許文献9】
Henderson, E. A., et al., Infect.Control Hosp Epidemiol. 21: 264, 2000
【非特許文献10】
Crowe, Am. J. Med. Tech. 31: 387-396, 1965
【非特許文献11】
Letter to British Medical Journal 29/10/77, p.1152
【非特許文献12】
Brown et al., J. Infect. Dis. 136: 466-471, 1977
【非特許文献13】
Herbert & Larke, J. Infect. Dis. 140: 234-238, 1979
【非特許文献14】
Ropac et al. Periodicum Biologorum 103: 39-43, 2001
【非特許文献15】
Immunology Today, Apr 21 (4): 163-165, 2000
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明は、ヒトまたは動物へのワクチンおよび遺伝子治療剤のID送達の臨床的有用性を改善する。方法は、皮内空間に直接標的を定め、物質をボーラスとして、または注入により皮内空間に送達するための装置を用いるものである。物質を真皮内に入れることにより、ワクチンおよび遺伝子治療剤に対する効果的応答および/または改善された応答がもたらされることが発見された。この装置は、物質の皮膚からの漏れを防ぎ、皮内空間内の吸収または細胞による取り込みを改善するように設計されている。本発明の方法によるワクチン送達に対する免疫応答は、ワクチンの通常のIM送達と同等またはそれより改善されていることが見出され、本発明の方法によるID投与は、ID送達の他の利点に加えて、多くの場合に臨床結果の改善をもたらすことがわかった。
【0015】
本発明はまた、皮膚空間を直接標的とすることを基盤とした、個体にワクチンまたは遺伝物質を送達する方法および装置に関し、そのような方法によりワクチンまたは遺伝物質の送達の改善および/またはそれに対する応答の改善が可能となる。直接皮内(ID)投与手段(以後、真皮アクセス手段と称する)、例えば、マイクロニードルによる注射および注入システム、または皮内空間に正確に標的を定める他の方法を用いることにより、ワクチンおよび遺伝子治療剤を含む多くの物質の有効性を、皮下および筋肉内送達などの伝統的な非経口投与経路と比べて改善することができる。
【0016】
したがって、免疫および治療応答をもたらすための遺伝物質を含むワクチンまたは医薬品をID組織に正確に標的を定めて送達する方法を提供することが本発明の1つの目的である。
【0017】
ID組織に正確に標的を定めることによりワクチン(従来型のまたは遺伝子的なもの)または遺伝物質を含む医薬品に対する全身性免疫または治療応答を改善する方法を提供することが本発明のさらなる目的である。
【0018】
ワクチンに対する抗原特異的免疫応答を有効にするために、ID組織に正確に標的を定めることにより皮膚に存在するAPCに対するワクチン(従来型のまたは遺伝子的なもの)の利用性を改善する方法を提供することが本発明の他の目的である。これにより、多くの場合に、より少量の物質をID経路により投与することが可能となる。
【0019】
ID組織に正確に標的を定めることにより皮膚疾患、遺伝的皮膚障害または皮膚癌の治療のための遺伝物質を含む医薬品の送達を改善する方法を提供することが本発明の他の目的である。結果としての遺伝物質はその後、標的としたID組織内の細胞により発現される。
【0020】
ID組織に正確に標的を定めることにより皮膚から離れた組織を冒す疾患、遺伝的障害または癌の治療のための遺伝物質を含む医薬品の送達を改善する方法を提供することが本発明の他の目的である。結果としての遺伝物質はその後、標的としたID組織、それから離れた組織または両方の内部の細胞により発現される。
【課題を解決するための手段】
【0021】
本発明のこれらおよび他の利点は、特定の治療または予防薬についての好ましい深さに物質の送達の標的を直接定めることにより実現される。本発明者らは、皮内空間に物質の送達の標的を明確に定めることにより、ワクチンおよび遺伝子治療剤に対する応答を思いがけず改善することができ、多くの状況では、得られる臨床的な利点と共に変化させることができることを見出した。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
本明細書で用いているように、「皮内」(ID)は、物質を、速やかに全身に吸収させることができるか、または、ワクチン(従来型のまたは遺伝子的なもの)若しくは遺伝子治療剤の場合には、皮膚の細胞により直接吸収する豊富に血管化された真皮乳頭に物質が容易に到達するような方法で物質を真皮内に投与することを意味する。遺伝子ワクチンの場合、所期の標的細胞は、APC(表皮ランゲルハンス細胞および真皮樹状細胞を含む)を含む。皮膚から離れている組織を冒す疾患、遺伝的障害または癌の遺伝子治療剤の場合、所期の標的細胞は、治療用タンパク質を発現することができるケラチノサイトまたは他の皮膚細胞を含む。皮膚を冒す疾患、遺伝的障害または癌の遺伝子治療剤の場合、所期の標的細胞は、疾患、遺伝的障害または癌により冒されている皮膚細胞を含む。
【0023】
本明細書で用いているように、「標的送達」は、標的深さへの物質の送達を意味し、治療を受ける個体における同じ応答をもたらすが、別の受け入れられている送達手段(例えば、局所、皮下または筋肉内)と比較して、疼痛が少なく、再現性が大きく、または他の利点をもたらす送達を含む。
【0024】
本明細書で用いているように、「応答の改善」は、投与した低減された量の化合物と同等の応答、または別の送達手段により投与された同じ量の化合物に対して増加した応答、または他の治療上または免疫学的利点を含む。
【0025】
本明細書で用いている「針」または「複数の針」という用語は、そのようなすべての針様構造を含むことを意図するものである。マイクロカニューレまたはマイクロニードルという用語は、本明細書で用いているように、そのような構造が円筒形の場合、約31ゲージ、一般的に31〜50ゲージより小さい構造を含むことを意図するものである。マイクロニードルという用語に含まれる非円筒形構造は、同等の直径のもので、角錐形、矩形、八角形、くさび形および他の幾何学的形状を含む。
【0026】
本明細書で用いているように、「ボーラス」という用語は、10分未満の時間内に送達される量を意味する。「急速ボーラス」は、1分未満の時間内に送達される量を意味する。「注入」は、10分間を超える時間にわたる物質の送達を意味する。
【0027】
「核酸」という用語は、1本鎖または2本鎖の形態の複数のヌクレオチドのポリヌクレオチド、RNA、DNAまたはRNA/DNAハイブリッド配列を含み、本発明の方法を用いて配合し、送達することができるあらゆるサイズのものであってよい。核酸は、「アンチセンス」型であってよい。「核酸由来のもの(entity)」は、全部または一部が核酸により構成されているものを意味する。
【0028】
「遺伝子治療剤」は、遺伝物質の取り込みおよび発現のために、治療を受ける個体の細胞に送達されるか、またはその細胞により取り込まれることができることを意図されている薬剤を意味する。遺伝子治療剤は通常、発現に必要な任意の更なる核酸配列にいつでも使えるように連絡されているベクターまたはプラスミドに任意に含まる、問題のペプチド、ポリペプチド、タンパク質または糖タンパク質をコードするポリヌクレオチドを含む。
【0029】
ワクチンまたは遺伝子治療剤の投与に言及するとき、「同時に」という語は同じ24時間以内の2回の投与を意味するのに対して、「逐次的に」または「引き続いて」は投与が24時間以上離れていることを意味する。同時投与は、同じ医療訪問時に行われる投与を指すのに対して、引き続いてまたは逐次的には、個々のワクチンまたは遺伝子療法の効果に応じて、数日間、数週間、数カ月間、場合により数年間隔たっている投与を指すことは、当業者は認識するであろう。1つの好ましい実施形態において、「逐次」または「引き続く」は、1日から6週間隔たっている投与を指す。
【0030】
所望の治療または免疫応答は、ID標的深さに直接に関連する。これらの結果は、真皮の上部領域、すなわち乳頭真皮、もしくは物質が容易に乳頭真皮に拡散するような比較的血管が少ない網様真皮の上の部分への物質の配置により、得ることができる。主として少なくとも約0.025mmから約2.5mmの深さでの物質の配置が好ましい。
【0031】
特にワクチンについては、送達が角質層の直下で、且つ表皮および上部真皮を含む標的深さ(約0.025mmから約2.5mm)で行われることが好ましい。皮膚の細胞を標的とする治療剤の場合には、好ましい標的深さは標的とする個々の細胞に依存する。例えば、ランゲルハンス細胞を標的とする治療剤の場合、送達は、一般的にヒトでは約0.025mmから約0.2mmの範囲の表皮組織深さを、少なくとも一部には、含む必要があろう。全身循環を必要とする治療剤の場合、好ましい標的深さは、少なくとも約0.4mm、最も好ましくは少なくとも約0.5mmから約2.5mm以下、より好ましくは約2.0mm以下、最も好ましくは約1.7mm以下までの間であり、所望の真皮層への物質の送達をもたらす。主としてより大きい深さおよび/または下部網様真皮への物質の配置は、通常あまり望ましくないと考えられる。
【0032】
本発明によるID投与に用いる真皮アクセス手段は、物質の標的送達深さを得るのに必要な対象の皮膚への挿入深さを提供する限り、重要ではない。ほとんどの場合、装置は皮膚に約0.5〜2mmの深さに貫通する。真皮アクセス手段は、単独で、または複数の針の配置で用いられるすべての既知の種類の通常の注射針、カテーテル、マイクロカニューレまたはマイクロニードルを含んでいてもよい。
【0033】
真皮アクセス手段により物質の送達の標的深さを変化させることにより、薬剤または物質の挙動を、個々の患者の状態に最も適切な所望の臨床適用に適応させることができる。真皮アクセス手段による物質の送達の標的深さは、専門家が手で、所望の深さに到達したときを示すインジケータ手段の補助を用い、あるいは用いずに調節することができる。しかし、装置は皮内空間内の所望の深さへの皮膚貫通を調節する手段を有することが好ましい。これは、一般には、針が取り付けられている裏打ち構造またはプラットフォームの形をとり得る真皮アクセス手段に関連する拡大部分またはハブにより達成される。真皮アクセス手段としてのマイクロニードルの長さは、製造過程中に容易に変化させることができ、日常的に製造されるマイクロニードルはまた、注射または注入時の疼痛または他の感覚をさらに少なくするために、非常に鋭利で、非常に小さいゲージサイズのものである。それらは、個別の単一内腔マイクロニードルとして本発明に用いることができ、あるいは、送達の速度、すなわち、所定の時間内に送達される物質の量を増加させるために、複数のマイクロニードルの直線状アレイまたは2次元アレイを用いることができる。1つまたは複数の側穴を有するマイクロニードルも真皮アクセス手段として含まれる。マイクロニードルは、貫通の深さを制限する働きもするホルダーおよびハウジングのような様々な装置に組み込むことができる。本発明の真皮アクセス手段は、送達前の物質を含む貯蔵器もしくは圧力下の薬剤または他の物質を送達するためのポンプまたは他の手段を含んでいてもよい。あるいは、真皮アクセス手段を収納する装置にそのような追加の構成要素を外付けしてもよい。真皮アクセス手段は、偶発的損傷を予防または低減するための受動的または能動的安全装備を含んでいてもよい。
【0034】
本発明の1つの実施形態において、皮膚表面に垂直に挿入した1つまたは複数の細いゲージのマイクロカニューレを用いてID注射を再現性よく実施することができる。この送達方法(「微小皮膚送達」すなわち「MDD」)は、標準的なマントー方式の注射よりも実施するのが容易で、皮膚への貫通の深さが制限され、制御されるため、侵襲性および疼痛性が少ない。さらに、本発明では遺伝子発現および免疫応答により測定する、標準針と比較して同様または大きい生物学的応答をMDD装置を用いて得ることができる。所与の動物種における所与の物質の最適投与深さは、当業者が過度の実験をすることなく、決定することができる。
【0035】
真皮アクセス手段を皮内の適切な深さに入れ、液体の送達量および速度を制御し、物質を漏洩することなく所望の位置に正確に送達することを可能にする送達装置が最も好ましい。マイクロカニューレおよびマイクロニードルを用いる方法論および装置は、特許文献2および特許文献3に記載されている。標準的な鋼製カニューレも、その内容のそれぞれが参照により本明細書に組み込まれている特許文献4に記載されている装置および方法を用いる皮内送達に用いることができる。これらの方法および装置としては、カニューレの全長または深さを制限する装備を超えて露出されているカニューレの全長により定義される貫通深さ制限付きの、より細いゲージの(約30G)「マイクロカニューレ」による物質の送達などが挙げられる。これらの方法および装置は30または31ゲージカニューレによる物質の送達のためのものであるが、本発明は、所望ならば貫通手段の深さの制限または制御を含む34Gまたはより細い「マイクロカニューレ」も用いる。物質の標的送達は、単一マイクロカニューレまたはマイクロカニューレのアレイ(または「マイクロニードル」)を介して、例えば、投与する物質が含まれている貯蔵器を含むか、あるいは貯蔵器に取り付けることができる注入装置に装着された3〜6本のマイクロニードルを介して達成することができることは、本発明の範囲内である。
【0036】
本発明の方法を用いて、ワクチンおよび遺伝子治療剤をボーラスとして、もしくは注入により投与することができる。ボーラス投与または送達を、速度調節手段、例えば、ポンプにより、もしくは特定の速度調節手段のない、例えば、使用者の自己注射により行うことができることは理解される。上記の利点は、表皮を含む皮膚組織コンパートメントへの物質の標的を定めた正確な直接送達により最もよく認識される。これは、例えば、外径が約250ミクロン未満で、露出長が2mm未満のマイクロニードルシステムを用いて達成される。「露出長」とは、患者の皮膚に貫通させるために利用可能な細い中空カニューレまたは針の長さを意味する。そのようなシステムは、鋼鉄、ケイ素、セラミックおよび他の金属、プラスチック、ポリマー、糖、生物学的および/または生分解性材料および/またはそれらの組合せなどの様々な材料に対する既知の方法を用いて構築することができる。
【0037】
皮内投与方法の一定の特徴が最も効果的な結果をもたらすことが見出された。例えば、針出口を皮膚内に入れることが、ワクチンまたは遺伝子治療剤の送達に対する臨床的応答に有意に影響することが判明した。15度以下の角度で切断された傾斜角度を有する従来型または標準ゲージ針の出口は、比較的大きい「露出高さ」を有する。本明細書で用いているように、露出高さという用語は、傾斜切断に起因するカニューレの軸方向の開口部の長さを指す。標準針を皮内空間内の所望の深さに(皮膚に対して約90度で)入れるとき、これらの針の出口の露出高さが大きいため、皮膚自体によってかけられる背圧、もしくは注射または注入により蓄積しつつある液体により増加した圧力により物質が通常皮膚から流出する。一般的に、本発明の露出高さは0〜約1mmである。0mmの露出高さを有する針の出口は、傾斜の切断がなく(すなわち、傾斜角度90度)、この出口は針の先端にある。この場合には、出口の深さが針の貫通の深さと同じである。傾斜切断または針の側面の開口により形成された針の出口は、測定可能な露出高さを有する。傾斜を有する針では、針出口の露出高さは、針の直径と一次傾斜切断の角度(「傾斜角度」)により決定される。一般的に、20°を超える傾斜角度が好ましく、より好ましくは25°から40°の間である。単一針は皮膚空間への物質の送達に適する複数の開口部または出口を有していてよいことが理解される。
【0038】
したがって、露出高さ、および側面に開口部を有するカニューレの場合には、カニューレの軸に沿うその位置は、物質が送達される深さと特定性に寄与する。送達速度および送達される液体の総容積のようなカニューレ単独またはカニューレと組み合わせて考慮される他の因子は、物質の標的送達に寄与し、結果を最適化するためにそのようなパラメーターを変化することは本発明の範囲内にある。
【0039】
注射または注入の圧力を制御することにより、ID投与中に高い背圧がかかるのを回避することができることも見出されている。液体界面に一定の圧力を直接かけることにより、吸収を最適化し、送達されるワクチンまたは治療剤の用量に対する改善された応答を得ることができる、より一定の送達速度を達成することができる。送達速度および容積は、送達部位における膨疹を防ぎ、背圧により真皮アクセス手段が皮膚から押し出されることを防ぐためにも制御することができる。選択する物質についてこれらの効果を得るための適切な送達速度および容積は、通常の技術を用い、過度の実験を行わずに実験的に決定することができる。複数の針の間の間隔を増加させることにより、より広い液体分布と送達速度の増加またはより大きい液体の容積が可能になる。
【0040】
一実施形態において、物質を送達するために、真皮アクセス手段を対象の皮膚に隣接させて置き、皮内空間内に直接に標的を定めたアクセスを行い、1つの物質または複数の物質を、それらが局所的に作用するか、または血流により吸収されて、全身に分布することができる皮内空間に送達または投与する。他の実施形態において、真皮アクセス手段を皮膚表面に実質的に垂直に置いて、1つまたは複数のカニューレを垂直に挿入する。真皮アクセス手段は、送達する1つの物質または複数の物質を含む貯蔵器に接続することができる。送達または投与する1つの物質または複数の物質の形態は、薬学的に許容できる希釈剤または溶媒中その溶液、乳剤、懸濁剤、ゲル、懸濁または分散されたミクロ粒子およびナノ粒子のような粒子ならびに上記のin situ形成ビヒクルなどである。貯蔵器から皮内空間への送達は、送達する1つの物質または複数の物質に対して外圧または他の駆動手段を加えずに受動的に、および/または圧力または他の駆動手段を加えて能動的に起こり得る。好ましい圧力発生手段の例としては、ポンプ、注射器、弾性膜、気体圧力、圧電性、起電性、電磁気的ポンプ作用、つる巻きばねまたはさらばねまたは座金もしくはそれらの組合せなどがある。所望ならば、物質の送達の速度を圧力発生手段により様々に制御することができる。その結果、物質が皮内空間に入り、臨床的に有効な結果を得るのに十分な量および速度で吸収される。
【0041】
本発明の方法により送達させることができる物質には、担体、アジュバントおよびビヒクルを含むかまたは含まないワクチンが含まれ、これらには予防および治療用抗原が含まれ、これらには以下のものが含まれるがこれに限定されない:サブユニットタンパク質、ペプチドおよび多糖、多糖複合体、トキソイド、遺伝子ベースのワクチン、弱毒化生細菌またはウイルス、突然変異細菌またはウイルス、再構築細菌またはウイルス、不活化細菌またはウイルス、全細胞またはその成分(例えば、哺乳類細胞)、細胞ワクチン(例えば、自己由来樹状細胞)またはその成分(例えば、エキソソーム、デキソソーム、膜断片または小胞)、生ウイルス、生菌、以下のものに関連するアデノウイルス、レトロウイルス、アルファウイルス、フラビウイルスおよびワクシニアウイルスに由来するものを含むウイルスおよび菌ベクター:依存症(例えば、コカイン依存症)、悪性膿疱、関節炎、コレラ、ジフテリア、デング、破傷風、狼瘡、多発性硬化症、寄生虫症、乾癬、ライム病、髄膜炎菌症、はしか、流行性耳下腺炎、風疹、水疱、黄熱、RSウイルス、ダニ媒介日本脳炎、肺炎球菌、天然痘、レンサ球菌、ブドウ球菌、腸チフス、インフルエンザ、A、B、CおよびE型肝炎を含む肝炎、中耳炎、狂犬病、ポリオ、HIV、パラインフルエンザ、ロタウイルス、エプスタイン−バーウイルス、CMV、クラミジア、不定型ヘモフィルス、ヘモフィルスインフルエンザB(HIB)、モラキセラカタラーリス、ヒト乳頭腫ウイルス、BCGを含む結核、淋病、喘息、アテローム硬化症、マラリア、大腸菌(E.coli)、アルツハイマー病、ピロリ菌(H.Pylori)、サルモネラ、糖尿病、癌、単純ヘルペス、ヒト乳頭腫、ペスト菌(Yersinia pestis)、旅行者の疾患、西ナイル脳炎、カンピロバクター(Camplobacter)、クロストリジウムディフィシレ(C.difficile)。遺伝子免疫法用の適切な例としての組成物は、例えば、特許文献5、特許文献6および特許文献7に記載されている。
【0042】
本発明の方法により誘導することができる特に好ましい物質には、疾患の予防、診断、緩和、治療または治療薬に用いる核酸、核酸由来物質および遺伝子治療剤等が含まれる。ワクチンに含める適切なアジュバントは、当業者に知られている。本発明に用いることができる免疫応答を増強するための追加の物質は、参照により本明細書に組み込まれている特許文献8に記載されている。
【0043】
特に好ましい遺伝子治療剤には、メラノーマ、皮膚T細胞リンパ腫、カポシ肉腫、皮膚扁平細胞癌および基底細胞癌を含むが、これらに限定されない癌、アデノシンデアミナーゼ欠乏症、乾癬を含むがこれに限定されない過増殖性皮膚疾患、表皮剥離性角化症、表皮水疱症、層状魚鱗癬およびX染色体性魚鱗癬を含むがこれらに限定されない遺伝性皮膚疾患、血友病、のう胞性線維症、成長障害、ヒト成長ホルモン欠損症を含むがこれに限定されないホルモン欠損症、アテローム硬化症、トランスフェリン欠乏の治療に適応とされているもの、ならびに創傷治癒および組織再生に適応とされている遺伝子治療剤が含まれる。適切な遺伝子治療剤用の適切な例としての組成物は、例えば、特許文献9に記載されている。
【0044】
物質は、薬学的に許容できる形態で皮膚内に送達することができる。本発明の方法に用いることができるワクチンは、当業者に知られているような、特定の製剤に適したアジュバントおよび担体またはビヒクルを含んでいてよい。
【0045】
アレルゲン組成物の製剤を含む本発明用の薬学的に許容できるペプチドおよびポリペプチド製剤も当技術分野でよく知られている。本発明の方法において使用する核酸は、RNAまたはDNAもしくはその組合せであってよい。それらは、ID投与ならびに細胞による取り込みおよび発現に適するあらゆる物理的形態であってよい。DNAおよび/またはRNAは、ウイルスベクターまたはリポソームに含まれていてよく、あるいは、当技術分野で知られているプラスミドのような遊離ポリヌクレオチドとして送達してもよい。核酸は、一般的に核酸と適合性のある液剤、ゲル剤または懸濁剤のような薬学的に許容できる処方剤として調合される。
【0046】
一般的に、ワクチンまたは他の薬剤を投与するために専門家はセプタムで密封したバイアルから注射器を用いて適切な容量を取り出すであろう。次に、この同じ注射器を用いて患者にワクチンを投与する。しかし、一般的に長さが0.1〜2mmのマイクロニードルまたはマイクロカニューレは、セプタムに完全に貫通させるのに長さがやや不適切であることに加えて、患者にその後に用いるために十分な鋭利さとまっすぐな形状を維持しつつ薬剤を抽出するためにバイアルのセプタムを穿刺するには一般的に脆弱すぎる。セプタムを穿刺するのにそのような微小装置を用いることで、針の内腔の詰まりをきたす場合もある。さらに、細いゲージ、一般的に31〜50ゲージのマイクロカニューレは、例えば、針から注射器に移すことができる容量を著しく減少させる。これは、通常の器具を用いてバイアルから液体を速やかに移すことに慣れているほとんどの専門家にとって不便であり、専門家が患者に費やす時間が著しく増加するであろう。微小装置の広範にわたる使用に際して考慮すべき追加の因子には、微小装置により使用されるかまたは送達される低減された総容積(10〜100μl)に適応するように、ほとんどの薬剤およびワクチンを処方しなおす必要があることが含まれる。したがって、送達する物質と組み合わせた装置、またはそれに組み込むのに適した装置を含むキットを提供することが望ましいであろう。
【0047】
投与器具と治療用組成物を含むキット等は、当技術分野でよく知られている。しかし、薬剤およびワクチンの送達のための侵襲が最小限のID微小装置の適用は、免疫応答および治療応答を可能にするための処方剤を投与することに関して安全で、有効的でかつ一貫性のある手段を提供するための、処方剤と装置の結びつけの直接的な必要性を明確に示している。
【0048】
本発明により提供されるキットは、物質を0.025〜2mmの深さに皮内送達するように設計された少なくとも1つの中空マイクロニードルを有し、マイクロニードルが、ワクチンまたは遺伝子治療薬の所定用量を含むようになされた貯蔵器と流体で連通するか、または流体連結することができるように配置された送達装置を含む。好ましい実施形態において、キットは、送達装置の一体部分であるか、または、それに機能的に取り付けることができる貯蔵器に任意に含まれている、有効量のワクチンまたは遺伝子治療薬も含有する。中空マイクロニードルは、好ましくは約31〜50ゲージであり、例えば、3〜6本のマイクロニードルのアレイの一部であってよい。
【0049】
特に好ましい実施形態において、本発明のキットは、ワクチンを貯蔵する事前に充てん可能な貯蔵器に取付け可能であるハブ部分と、
前記ハブ部分により支持され、前記ハブ部分から離れるように延びる前方先端部を有する少なくとも1つの中空マイクロニードルと、
前記マイクロニードルを囲み、前記ハブ部分から前記マイクロニードルの前方先端部に向かって離れるように延びるリミッター部分を含み、前記リミッターが前記マイクロニードルの軸に概ね垂直な面内に延びる概ね平らな皮膚係合面を含み、ワクチンの皮内注射を行うために哺乳類の皮膚に受け入れられるのに適しており、前記1または複数のマイクロニードルの1または複数の前方先端部が前記皮膚係合面を約0.5から2.0mmの距離超えて延びており、前記リミッター部分が哺乳類の皮膚の真皮層内へのマイクロニードルの貫通を制限している。
【0050】
本発明により想定されるようにキットを使用するために、専門家は、密封シールを破って、微小装置、ならびに場合によりワクチンまたは免疫原性若しくは治療用組成物へのアクセスを可能にするであろう。組成物は、ゲル、ペースト、油状、乳状、粒子、ナノ粒子、マイクロ粒子、懸濁または液状(但しこれらに限定されない)を含めた任意の形態で微小装置内にあらかじめ充てんすることができる。組成物は、キットパッケージ、例えば、貯蔵器、バイアル、チューブ、ブリスター、ポーチ内等に別個に包装されていてよい。処方剤の1つまたは複数の構成成分は凍結乾燥、乾燥、噴霧乾燥されているか、または他の任意の再構成可能な形態であってよい。所望ならば、様々な再構成媒体、洗浄または消毒剤もしくは局所滅菌剤(アルコールワイプ、ヨウ素)をさらに供給することができる。専門家は、必要な場合、物質を装置に充てんまたは組み込み、次いでID注射微小装置を用いて患者に処方剤を投与するであろう。
【0051】
本発明を一般的に記述したが、以下の具体的であるが、限定的でない実施例および図を参照して、本発明を実施するために種々の例を示す。
【0052】
単一針を含む真皮アクセス微小装置(MDD装置)の代表的サンプルを34ゲージのスチールストック(MicroGroup,Inc.、Medway、MA)から調製し、単一の28°傾斜を800グリットカーボランダム研削ホイールを用いて研削した。針をアセトンおよび蒸留水中での逐次的に超音波処理により清浄にし、蒸留水を用いて流出をチェックした。マイクロニードルを紫外線硬化性エポキシ樹脂を用いて小ゲージカテーテルチューブ(Maersk Medical)に固定した。針の長さを機械的割出しプレートを用いて設定し、カテーテルチューブのハブを深さ制限調節具として機能させ、光学顕微鏡により確認した。露出した針の長さを割出しプレートを用いて1mmに調節した。注射器との接続は、カテーテルの入り口で一体型ルアーアダプターを介して行った。注射の間に、針は皮膚表面に垂直に挿入され、ボーラス送達のために手で緩やかに押すことにより所定の位置に保持した。注射の直前と直後に装置の機能と液体の流れを点検した。特許文献10に記載されているように深さ制限ハブにより制御されている1.5mm露出長を有する30/31ゲージ皮内針装置もいくつかの実施例で用いた。
【実施例1】
【0053】
モデル遺伝子治療剤/予防剤のID送達および発現、モルモットモデル
細胞によるin vivoでのDNAの取り込みと発現は、有効な遺伝子治療および遺伝的免疫化に重要である。リポーター遺伝子ホタルルシフェラーゼをコードするプラスミドDNAをモデル遺伝子治療剤(Aldevron、Fargo、ND)として用いた。DNAをHartleyモルモット(Charles River、Raleigh、NC)に標準30G針を用いてマントー法により皮内(ID)投与(ID−マントー)するか、またはほぼ垂直に挿入した長さが1mmの34G鋼製マイクロカニューレ(MDD装置)を用いてMDDによりID送達した(ID−MDD)。剃毛した皮膚にプラスミドDNAを陰性対照として局所適用した(プラスミドの大きさが大きすぎて、皮膚への受動取り込みができない)。総投与量は動物当たり100μgであり、40μl PBSの総投与容量で1cc注射器を用いて急速ボーラス注射(1分未満)として送達した。投与部位の全層皮膚生検試料を送達の24時間後に収集し、ホモジナイズし、市販のアッセイ(Promega、Madison、WI)を用いてルシフェラーゼ活性を測定するためにさらに処理した。ルシフェラーゼ活性は、BCAアッセイ(Pierce、Rockford、IL)により測定した組織試料中の総タンパク質含量に対して標準化し、総タンパク質1mg当たりの相対光単位(RLU)として表す(マントーおよび陰性対照については群当たりn=3、MDD装置についてはn=6)。
【0054】
結果(図1)は、両ID注射群における強いルシフェラーゼ発現を示している。MDDおよびマントー群における平均ルシフェラーゼ活性は、陰性対照よりそれぞれ240および220倍高かった。局所対照におけるルシフェラーゼ発現レベルは、無処置皮膚部位よりも有意に大きくなかった(データは示さず)。これらの結果は、MDD装置を用いた本発明の方法は、ID組織への遺伝物質の送達に関してマントー法と少なくとも同様に有効であり、皮膚細胞によるin vivoでの有意なレベルの局在化遺伝子発現をもたらすことを示している。
【実施例2】
【0055】
モデル遺伝子治療剤/予防剤のID送達および発現、ラットモデル
複数の動物種にわたるこのプラットフォームの有用性を評価するために、上の実施例1に記載したのと同様の(マントー対照を用いない)実験をBrown−Norwayラット(Charles River、Raleigh、NC)において実施した。総プラスミドDNAの供給を50μlの容量のPBS中50μgに減少させたことを除いて、実施例1と同じプロトコールを用いた。さらに、ID注射した(MDD装置を用いて)無関係のプラスミドDNA(b−ガラクトシダーゼをコードする)を陰性対照として用いた(群当たり動物n=4)。皮膚におけるルシフェラーゼ活性を上の実施例1に記載したように測定した。
【0056】
図2に示す結果は、MDD装置によるID送達後の非常に有意な遺伝子発現を示している。回収された皮膚部位におけるルシフェラーゼ活性は、陰性対照より3000倍を超えて大きかった。これらの結果は、皮膚による高レベルの遺伝子発現をもたらす、遺伝子ベースのものをin vivoで送達する際の、本発明の方法の有用性をさらに示している。
【実施例3】
【0057】
モデル遺伝子治療剤/予防剤のID送達および発現、ブタモデル
ブタは、皮膚を用いる送達試験の好ましい動物モデルとして長年にわたり認識されている。ブタ皮膚は、全層および毛嚢密度についてげっ歯類皮膚よりもヒト皮膚に類似している。したがって、ブタモデル(ヨークシャー種ブタ、Archer Farms、Belcamp、MD)をヒトにおけるこのシステムの有用性を予測する手段として用いた。実験は、異なるリポーター遺伝子系β−ガラクトシダーゼ(Aldevron、Fargo、ND)を用いたことを除いて、上の実施例1および2と同様に実施した。総送達用量は、50μl容量中50μgであった。DNAは次の方法を用いて注射した。すなわち、i)30G針および注射器を用いてマントー法により、ii)針貫通深さを1.5mmに制限する装備を装着した30/31G針を用いて皮膚への垂直挿入によるID送達により、iii)針貫通深さを1.0mmに制限する装備を装着した34G針を用いて皮膚への垂直挿入によるID送達(MDD装置)により注射した。陰性対照群は、ホタルルシフェラーゼをコードする無関係のプラスミドDNAのi〜iiiによるID送達からなっていた。(IDマントー群の4匹のブタの皮膚部位n=11;ID、30/31G、1.5mm装置の4匹のブタの皮膚部位n=11;ID、34G、1mm装置の4匹のブタの皮膚部位n=10;陰性対照の4匹のブタの皮膚部位n=19)陰性対照については、3つの方法すべてが同等の結果をもたらしたので、3つのID送達法からのすべてのデータを併合した。
【0058】
組織中のリポーター遺伝子活性は、ルシフェラーゼアッセイの代わりにb−ガラクトシダーゼ検出アッセイ(Applied Biosystems、Foster City、CA)を用いたことを除いて、本質的に、実施例1に記載した通りに測定した。
【0059】
図3に示される結果は、3種すべてのID送達の後の皮膚における強いリポーター遺伝子発現を示している。IDマントー群における応答がバックグラウンドの100倍であったのに対して、ID、34G、1mm(MDD)群ではバックグラウンドより300倍増加し、ID、30G、1.5mm(30g、1.5mm)群ではバックグラウンドより20倍増加した。摘出した皮膚組織生検により回収したリポーター遺伝子の平均活性により測定した、皮膚細胞による総リポーター遺伝子発現は、ID、34G、1mm(MDD)群で563,523RLUと最も強かったのに対して、30Gマントー群では200,788RLU/mg、ID(30g、1.5mm)群では42,470RLU/mg、陰性対照では1,869RLU/mgであった。したがって、34G、1.0mm針(MDD)の垂直挿入によるID送達は、標準マントー方式注射、またはより長く(1.5mm)、より太い(30G)針を用いた同様の垂直針挿入および送達と比較して、皮膚細胞によるDNAの優れた取り込みおよび発現をもたらす。これらの3種の装置および方法を用いた可視色素を送達する同様の試験においても、34G、1.0mm針が、他の2つの針/方法よりもID組織への一貫性のある送達をもたらし、皮下(SC)組織への投与量の「あふれ出し」が少ないことが示されている。
【0060】
3種の装置および方法のすべてが理論的に同じ組織空間を標的としているので、これらの差は予想されなかった。しかし、深さ制限ハブによりカニューレの長さを制御することにより実現される実質的に垂直な挿入技法と比較して、側方挿入(マントー)法を用いて送達の深さを制御することははるかに困難である。さらに、針挿入深さおよび針出口の露出高さは、SC「あふれ出し」または皮膚表面上の漏れを伴うことのない再現性のよいID送達に関連する重要な特徴である。
【0061】
これらの結果はさらに、皮膚細胞による高いレベルの遺伝子発現ををもたらす、遺伝子ベースのもののより大型哺乳類におけるin vivo送達に関する本発明の方法の有用性を示している。さらに、ブタとヒトとの皮膚組成が類似していることから、ヒトにおいて同等の臨床的改善が得られるはずである。
【実施例4】
【0062】
ID送達後の限局性組織損傷の間接的測定
上の実施例3に示した結果は、標準針を用いたマントー法により達成される有効性と比較してMDDを用いるID送達により達成される有効性の予想されない改善があるということを示唆する。さらに、MDDカニューレは、標準針と比べて挿入深さが浅く、マントー方式の注射のようにID組織に側方から「くねって進める」ことがないため、機械的に破壊する組織の全範囲はより小さい。組織損傷および炎症は、数種の炎症性タンパク質、ケモカイン、サイトカインおよび他の炎症メディエータの放出をもたらす。
【0063】
したがって、回収された皮膚部位の総タンパク質含量は、2種の送達法により引き起こされる組織損傷および限局性炎症の間接的尺度として用いることができる。総タンパク質のレベルは、上の実施例3で示したブタサンプル(30g、1.5mmを除く)からの回収皮膚生検試料についてBCAアッセイ(Pierce、Rockford、IL)を用いて測定した。図4に示すように、両送達法は無処置皮膚と比べて総タンパク質含量の増加を誘発した。しかし、IDマントー群の回収皮膚生検試料中の総タンパク質濃度は、MDD群における対応する値よりも有意に(p=0.01、t検定)大きかった(2.4mg/ml対1.5mg/ml)。これらの結果は、本発明の方法による送達により引き起こされる組織の機械的損傷がマントー方式のID注射により引き起こされる対応する損傷よりも少ないことを強く示唆する間接的証拠を提供している。
【実施例5】
【0064】
ラットにおけるID送達後のインフルエンザDNAワクチンに対する免疫応答の誘導
上に示した実施例で、細いゲージのマイクロカニューレを用いてモデル核酸ベースの化合物を皮膚に効果的に送達することができ、皮膚細胞による高いレベルの遺伝子発現がもたらされることが示されている。本発明の方法によるDNAワクチンの送達の有用性を検討するために、ラットをA/PR/8/34株からのインフルエンザウイルス赤血球凝集素(HA)をコードするプラスミドDNAで免疫化した(プラスミドはDr.Harriet Robinson、Emory University School of Medicine、Atlanta、GAにより提供された)。Brown−Norwayラット(群当たりn=3)を、実施例2に記載するようにMDD装置を用いたIDまたは従来の30G針および1cc注射器を用いた四頭筋へのIMによりPBS溶液中のプラスミドDNA(50μlの容量でラット1匹当たり50μgが急速ボーラス注射により送達される)で3回(0、21および42日目)免疫化した。陰性対照として、DNAを無処置皮膚に局所的に適用した。血清を3、5、8および11週目に収集し、インフルエンザ特異的抗体の存在についてELISAにより分析した。簡単に述べると、マイクロタイターウエル(Nalge Nunc、Rochester、NY)を0.1μgの全不活化ウイルス(A/PR/8/34、Charles River SPAFAS、North Franklin、CT)で4℃で一夜被覆した。PBS+5%スキムミルク中37℃で1時間ブロックした後、プレートを試験血清の連続希釈物と共に37℃で1時間インキュベートした。次いで、プレートを洗浄し、西洋ワサビペルオキシダーゼ結合IgG、H+L鎖(Southern Biotech、Birmingham、AL)と共に37℃でさらに30分間インキュベートし、次いで、TMB基質(Sigma、St.Louis、MO)を用いて展開した。吸光度測定値(A450)をTecan Sunrise(商標)プレートリーダー(Tecan、RTP、NC)で読み取った。
【0065】
結果(図5)は、添加アジュバントの非存在下での遺伝子インフルエンザワクチンの本発明の方法による送達により、強いインフルエンザ特異的血清抗体応答が誘導されることを示している。この応答の大きさは、すべての測定時点においてIM注射により誘導された応答と同等であった。局所対照では検出可能な応答は認められなかった。したがって、本発明の方法による遺伝子ワクチンの送達は、通常のIM注射経路により誘導されるものと少なくとも同程度の強さの免疫応答を誘導する。
【0066】
アジュバント添加遺伝子ワクチンの本発明の方法による送達をさらに検討するために、上記のインフルエンザHAをコードするプラスミドDNAを製造業者の手引書に従ってMPL+TDM Ribiアジュバントシステム(RIBI Immunochemicals、Hamilton、MT)を用いて調製した。上記のように、ラット(群当たりn=3)を免疫化し、インフルエンザ特異的血清抗体について分析した。ID送達群における力価は、1回目および2回目免疫化後においてはIMと同等であった(3〜5週目、図6)。しかし、3回目の投与後には、ID誘導力価はIM注射により誘導された対応する力価よりも有意に大きかった(p=0.03、t検定による)(図6)。11週目には、平均ID誘導力価は、IM注射により達成されるわずか4,600に比較して、42,000であった。局所対照は、インフルエンザ特異的応答を示さなかった。したがって、アジュバントの存在下での遺伝子ワクチンの本発明の方法による送達は、通常のIM注射経路により誘導されるものよりも強い免疫応答を誘導する。
【実施例6】
【0067】
ラットにおけるID送達後のインフルエンザDNA/ウイルス「初回抗原刺激−追加免疫」に対する免疫応答の誘導
HIVを含む多数の疾患に対する最近開発されたワクチン接種手法は、最初の「初回抗原刺激」免疫化と2回目の「追加免疫」で異なるワクチンのクラスを用いるいわゆる「初回抗原刺激−追加免疫」手法である(非特許文献15)。例えば、プラスミドDNAワクチンで初回抗原刺激した後、サブユニットタンパク質、不活化ウイルスまたはベクター化DNA調製物で追加免疫した。これらのタイプのワクチン接種法の本発明の方法による送達を検討するために、実施例5の最初の実験をさらに6週間継続した。11週目に、DNAで初回抗原刺激したラットに全不活化インフルエンザウイルスを追加免疫した(A/PR/8/34、急速ボーラス注射により50μlの容量のPBS中100μg)。ウイルスは、Charles River SPAFAS(North Franklin、CT)から入手した。インフルエンザ特異的血清抗体力価は、13および17週目に上記のようにELISAにより測定した。ID送達およびIM注射の両方により強い追加免疫効果が誘発された(図7)。17週目の平均インフルエンザ特異的抗体力価は、両送達法で同等であり(力価=540,000)、単独局所送達後に認められた非常に弱い力価(力価=3200)よりも有意に大きかった。したがって、本発明の方法による送達は、「初回抗原刺激−追加免疫」免疫法に適しており、通常のIM注射経路により誘導されたものと少なくとも同程度の強さの免疫応答を誘導する。
【0068】
「初回抗原刺激−追加免疫」応答に対するアジュバントの効果を評価するために、実施例5に記載した第2の実験をさらに6週間継続した。11週目に、DNAで初回抗原刺激したラットに全不活化インフルエンザウイルスを追加免疫した(A/PR/8/34、上記のように急速ボーラス注射により容量50μl中100μg)。インフルエンザ特異的血清抗体力価は、13および17週目に上記のようにELISAにより測定した。ID送達およびIM注射の両方により強い追加免疫効果が誘発された(図8)。ID送達群における平均力価は、ウイルス追加免疫後にIM注射によるものよりも大きく、13週目におけるID−MDD(MDD)平均力価は、IM注射での240,000、単独局所適用での3,200と比較して、540,000であった。したがって、本発明の方法による送達は、アジュバントを含めた「初回抗原刺激−追加免疫」免疫法に適しており、通常のIM注射経路により誘導されたものよりも強い免疫応答を誘導する。
【実施例7】
【0069】
ラットにおけるID送達後のインフルエンザウイルスワクチンに対する免疫応答の誘導
本発明の方法による通常のワクチンの送達の有用性を検討するために、ラットをID送達、または標準針および注射器を用いた筋肉内(IM)注射により実施例6に記載したように不活化インフルエンザウイルス調製物で免疫化した。陰性対照として、ワクチン溶液を無処置皮膚に局所適用した。不活化インフルエンザウイルスの分子量が大きいため、受動局所吸収による有効な免疫化が妨げられる。上記のように、ワクチンの用量は、動物1匹当たり容量50μl中100μg総タンパク質であり、急速ボーラス注射(1分以内)により送達された。ラットを3回(0、21および42日目)免疫化し、21、35、56日目に血清を収集し、上記のようにELISAによりインフルエンザ特異的抗体について分析した。群当たりn=4ラット。
【0070】
図9に示す結果は、ID送達が強い抗原特異的免疫応答を誘導することを示している。2注射経路、IMとIDにより同様なレベルの抗体が誘導された。ピーク幾何平均力価は、IM注射での102,400に比較して、ID−MDD(MDD)群ではいくぶん高い147,200であった。ワクチンの局所適用は、非常に弱い応答を刺激したにすぎなかった(最大平均力価=500)。したがって、高用量の通常のワクチンのID送達は、通常のIM注射経路により誘導されたものと少なくとも同程度の強さの免疫応答を誘導する。
【実施例8】
【0071】
ブタにおけるID送達後のインフルエンザワクチンに対する免疫応答の誘導
上記のように、ブタはヒト皮膚に極めてよく類似した魅力的な皮膚モデルを提示している。ワクチン送達におけるID送達装置を試験するために、ヨークシャーブタを上記のように不活化インフルエンザワクチンで免疫化し、ID送達とIM注射とを比較した。ブタを0、21および49日目に免疫化し、14、36、49および60日目に上記のように血清を収集し、ELISAによりインフルエンザ特異的抗体について分析した。ブタ特異的第2次抗体は、Bethyl Laboratories(Montgomery、TX)から入手した。
【0072】
結果(図10)は、ID送達が、強い抗原特異的免疫応答を誘導することを示している。2注射経路、IMとIDにより同様なレベルの抗体が誘導された。ピーク幾何平均力価は、IM注射での667に比較して、MDD群でわずかに高い1,333であった。したがって、高用量の通常のワクチンのID送達は、通常のIM注射経路により誘導されたものと少なくとも同程度の強さの免疫応答を誘導する。
【実施例9】
【0073】
低用量のインフルエンザワクチンのID送達
実施例7では、ラットをID注射、または通常の針および注射器を用いたIMにより100μgの不活化インフルエンザウイルスで免疫化した。そのような高い用量では、最後の時点ではID誘導力価がIM誘導力価よりもわずかに高かったが、両送達法は同様なレベルの血清抗体を誘導した。
【0074】
送達の方法と用量レベルとの間の関係をさらに試験するために、上記のIDおよびIM投与経路を用いて、ラットを動物当たり1μgから0.01μgの範囲の低くした用量の不活化インフルエンザウイルスで免疫化した。ラットを3回(0、21および42日目)免疫化し、21、35、56日目に血清を収集し、血清抗インフルエンザ抗体について分析した(群当たりn=4ラット)。21日目および35日目に同様な傾向が観測されたが、図11に示すデータは56日目の力価を反映している。ID送達(MDD)は、試験した3用量で大きさが有意には異ならない、有意な抗体応答をもたらした。すなわち、0.01μg(10ng)と同程度の低い用量の送達は、100倍多いワクチン(1μg)を用いて観測される力価に匹敵する力価を誘導した。対照的に、IM用量を1μgから0.1μgに減量したとき、用量をさらに0.01μgに減量したときもまた、力価の有意な低下が認められた。さらに、ID送達により誘導された力価の変動はIMと比較してかなり低かった。特に、ID投与部位に目に見える副作用(皮膚における有害効果)は観測されなかった。
【0075】
結果は、本発明の方法によるID送達はIM注射と比較してワクチンの用量の有意な(少なくとも100倍)減量を可能とすることを強く示している。ナノグラム量のワクチンを用いて有意な免疫応答が認められた。臨床段階で同様な利点が予想されよう。
【0076】
本明細書に記載した結果は、ワクチンおよび遺伝物質のID注射は本発明の方法を再現性よく達成することができることを示している。この送達方法は、標準マントー方式注射またはIMよりも遂行するのが容易であり、一実施形態において、皮膚への貫通深さを制限し、制御することにより、侵襲性および疼痛性が少ない。さらに、この方法は、通常の針を用いるマントー方式注射よりも再現性のよいID送達を可能にし、上記のような結果として得られる利点を伴った皮膚細胞への標的設定の改善をもたらす。
【0077】
さらに、この方法は、全不活化ウイルスワクチンおよびDNAプラスミドと適合性があり、ウイルス粒子またはプラスミドDNAがin vivoでのID送達に伴う比較的高い圧力でマイクロカニューレを通過するときに、ウイルス粒子またはプラスミドDNAがせん断または分解される場合に起こるような生物学的有効性における関連した任意の低下がない。本明細書に詳述した結果は、より強い免疫応答が、ID送達により、特に低いワクチン用量で誘導され、したがって、ヒトにおける有意な用量の減量および混合ワクチン(combination vaccines)を潜在的に可能にすることを示している。
【0078】
上に示した結果は、通常の針および注射器を用いる標準筋肉内(IM)注射と比較して、上記のような装置を用いたID送達による改善された免疫化を示している。用量減量試験(実施例9)は、ID送達がIM注射で必要とされるワクチンよりも少なくとも100倍少ないワクチンを用いてラットにおけるインフルエンザワクチンに対する血清抗体応答を誘導することを示している。臨床段階で適用可能ならば、そのような用量の減量は全世界で共通のインフルエンザワクチンの不足の問題の軽減または解消につながるであろう。さらに、そのような用量の減量の可能性は、単回投与量でより多数のワクチン抗原の送達を可能とし、したがって、混合ワクチンを可能とする。このアプローチは、防御免疫を誘導するために数種の遺伝的変異体/亜株で同時に免疫化する必要があると考えられるHIVワクチンに特に適切なものである。
【0079】
本発明の方法および装置を用いる免疫系の標的設定の改善により、他の種類の予防および治療ワクチン、免疫治療薬および細胞ベースのものについて同様の利点が予想される。
【0080】
他の実施形態において、免疫学的または治療応答の改善をもたらすために、本発明のID送達を、伝統的な投与方法、例えば、IP、IM、鼻腔内若しくは他の粘膜経路、またはSQ注射、局所、または皮膚擦過法と組み合わせることは、本発明の範囲内である。これは、同じまたは異なるクラスのワクチンおよび/または治療剤、ならびに同時または逐次投与を含むであろう。
【0081】
本明細書で引用したすべての参考文献は、参照により本明細書に組み込まれている。本明細書における参考文献の考察はそれらの著者によって行われた主張を単に要約することを意図したものであり、どの参考文献も特許性に関連する従来技術を構成することについて承認を行わない。出願者らは、引用した参考文献の正確さおよび適切性を吟味する権利を保有する。
【0082】
本明細書で例示し、考察した実施形態は、発明者らに知られている発明を行い、使用する最良の方法を当業者に教示することのみを意図したものであり、本発明の範囲を限定するものとみなすべきでない。本発明の典型的具体例としての実施形態は、上の教示事項に照らして当業者により了解されるように、本発明から逸脱することなく、修正または変更し、要素を加えまたは省略することができる。したがって、特許請求の範囲またはそれらの同等事項の範囲内で、本発明は、具体的に記載した以外の別の方法で実施することができることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【0083】
【図1】ホタルルシフェラーゼをコードするプラスミドDNAの送達後のモルモット皮膚におけるリポーター遺伝子活性を示す。結果は、マントー法による皮内送達、本発明の送達方法、および剃毛した皮膚にプラスミドDNAの局所適用を行った対照群について、相対光単位(RLU)/mgタンパク質として示す。
【図2】ホタルルシフェラーゼをコードするプラスミドDNAの送達後のラット皮膚におけるリポーター遺伝子活性を示す。結果は、微小皮膚送達法(本発明の一実施形態、MDD)による皮内送達、および無関係のプラスミドDNAを注射した対照群について、RLU/mgタンパク質として示す。
【図3】β−ガラクトシダーゼをコードするプラスミドDNAの送達後のブタ皮膚におけるリポーター遺伝子活性を示す。結果は、マントー法による、それぞれ1mmおよび1.5mmの深さへのMDD装置(34g)または30g針を用いた皮膚への垂直挿入によるID送達による皮内送達、および陰性対照について、RLU/mgタンパク質として示す。
【図4】リポータープラスミドDNAのマントーIDおよびMDD送達後のブタの回収された皮膚部位における総タンパク質含量を示す。対照(「陰性」)は、無処理皮膚である。
【図5】添加アジュバントの非存在下でのインフルエンザウイルスヘマグルチニンをコードするプラスミドDNAの送達後のラットにおけるインフルエンザ特異的血清抗体応答を示す。プラスミドDNAは、MDD装置を用いたID送達、または標準針および注射器を用いた筋肉内(IM)注射により投与した。「局所」は、該調製物を局所適用した対照群を示す。
【図6】アジュバントの存在下でのインフルエンザウイルスヘマグルチニンをコードするプラスミドDNAの送達後のラットにおけるインフルエンザ特異的血清抗体応答を示す。プラスミドDNAは、MDD装置を用いたID送達により、または標準針および注射器を用いた筋肉内(IM)注射により投与した。「局所」は、該調製物を局所適用した対照群を示す。
【図7】添加アジュバントの非存在下でプラスミドDNAで「初回抗原刺激」し、続いて添加アジュバントの非存在下で全不活化インフルエンザウイルスで「追加免疫」した後のラットにおけるインフルエンザ特異的血清抗体応答を示す。プラスミドDNAまたは全不活化インフルエンザウイルスは、MDD装置を用いたID送達、または標準針および注射器を用いた筋肉内(IM)注射により投与した。「局所」は、該調製物を局所適用した対照群を示す。
【図8】添加アジュバントの存在下でプラスミドDNAで「初回抗原刺激」し、続いて添加アジュバントの非存在下で全不活化インフルエンザウイルスで「追加免疫」した後のラットにおけるインフルエンザ特異的血清抗体応答を示す。プラスミドDNAまたは全不活化インフルエンザウイルスは、MDD装置を用いたID送達、または標準針および注射器を用いた筋肉内(IM)注射により投与した。「局所」は、該調製物を局所適用した対照群を示す。
【図9】MDD装置を用いたID送達、または標準針および注射器を用いた筋肉内(IM)注射により投与した全不活化インフルエンザウイルスに対するラットにおけるインフルエンザ特異的血清抗体応答を示す。「局所」は、該調製物を局所適用した対照群を示す。
【図10】MDD装置を用いたID送達、または標準針および注射器を用いた筋肉内(IM)注射により投与した全不活化インフルエンザウイルスに対するブタにおけるインフルエンザ特異的血清抗体応答を示す。
【図11】MDD装置を用いたID送達、または標準針および注射器を用いた筋肉内(IM)注射により投与した低い用量の全不活化インフルエンザウイルスに対するラットにおけるインフルエンザ特異的血清抗体応答を示す。
【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a method and a device for administering a vaccine and a gene therapy agent to the intradermal layer of the skin.
[Background Art]
[0002]
The importance of effective and safe administration of drug substances for prophylactic, diagnostic or therapeutic purposes has been recognized for many years. The use of conventional needles has provided one approach for delivering drug substances by administration through the skin to humans and animals over time. Considerable efforts have been made to achieve reproducible and effective delivery through the skin while improving ease of injection and reducing patient anxiety and / or pain associated with conventional needles. In addition, some delivery systems do not use a needle at all and rely on iontophoretic currents or chemical mediators or external propulsion, such as electroporation or thermal poration or sonication, to reap the skin. Breaks the outer stratum corneum and delivers the substance through the surface of the skin. However, such delivery systems are reproducible, do not break the skin barrier, or do not deliver the drug substance to a certain depth below the surface of the skin, and the clinical outcome may be undefined. Thus, mechanically breaking the stratum corneum, such as with a needle, would provide the most reproducible method of administration of a substance through the surface of the skin, and the placement of the administered substance would be controlled and reliable. Conceivable.
[0003]
Methods of delivering substances below the surface of the skin include transdermal administration almost exclusively, ie, delivery of the substance through the skin to the lower skin. Transdermal administration includes subcutaneous, intramuscular or intravenous routes of administration, of which intramuscular (IM) and subcutaneous (SC) injections have been most commonly used.
[0004]
Anatomically, the outer surface of the body consists of two major layers of tissue that together make up the skin: the outer epidermis and the underlying dermis (for a review, see Nonpatent Literature). 1). The epidermis is divided into five layers with a total thickness of 75-150 μm. Below the epidermis is the dermis, which contains two layers, the outer part is called the papillary dermis and the deeper layer is called the reticular dermis. The dermal papilla contains many microcirculating blood and lymph plexus. In contrast, the reticular dermis is relatively acellular and avascular, and is composed of dense collagen tissue and elastic connective tissue. Underneath the epidermis and dermis is the subcutaneous tissue, also called hypodermis, consisting of connective and adipose tissue. The muscle tissue is below the subcutaneous tissue.
[0005]
As noted above, both subcutaneous and muscular tissues have generally been used as sites of administration for drug substances. However, the dermis has rarely been targeted as a site of administration of the substance, at least in part because it is difficult to accurately position the needle in the intradermal space. Furthermore, even in the dermis, in particular, the dermal papilla is known to have a high degree of vascularity, and in order to obtain an improved absorption profile of the administered substance compared to subcutaneous administration, this high degree The use of vascularity has not been previously recognized. This is because small drug molecules are much easier to target than the dermis, and are generally rapidly absorbed after administration to the subcutaneous tissue, which could be expected. On the other hand, macromolecules, such as proteins, are generally not well absorbed through the capillary epithelium, regardless of the degree of vascular distribution, so macromolecules are also more difficult to achieve intradermally because Would not have been expected to achieve a significant absorption advantage over subcutaneous administration.
[0006]
One method of administration to the area below the skin surface and in the intradermal space is routinely used in the Mantouts Berglin test. In this method, the purified protein derivative is injected at a shallow angle to the skin surface using a 27 or 30 gauge needle and a standard syringe (Non-Patent Document 2). The Mantoux technique involves inserting the needle into the skin from the side, and then "propelling" the needle further into the intradermal tissue. This approach is known to be quite difficult to implement and requires special training. Depending on the degree of inaccuracy of the injection location, a significant number of false negative test results are obtained. In addition, this test required a local injection to elicit an injection site response, and the Mantoux method did not lead to the use of intradermal injections for systemic administration of the substance.
[0007]
Another group reported what was described as an intradermal drug delivery device (U.S. Patent No. 6,049,059). Injection has been shown to be slow, and the injection site was intended to be some area under the epidermis, ie, at the interface between the epidermis and the dermis or inside or under the subcutaneous tissue of the dermis. However, this reference does not provide any teachings suggesting selective administration into the dermis, nor does it suggest that vaccines or gene therapy agents can be delivered in this manner.
[0008]
To date, a number of therapeutic proteins and low molecular weight compounds have been delivered intradermally and have been used to effectively elicit pharmacologically useful responses. Most of these compounds (eg, insulin, Neupogen, hGH, calcitonin) are hormonal proteins, not engineered receptors or antibodies. To date, all administered proteins have shown a faster onset of uptake and distribution (vs. SC) and some effects associated with ID administration, including in some cases increased bioavailability. Was.
[0009]
Skin tissue represents an attractive target site for the delivery of vaccines and gene therapy agents. In the case of vaccines (gene and conventional), the skin is an attractive target because high concentrations of antigen presenting cells (APCs) and APC precursors are found in this tissue, especially in epidermal Langerhans cells and dermal dendritic cells Part. Several gene therapy agents have been designed for the treatment of skin disorders, skin diseases and skin cancers. In such cases, it is desirable to deliver the therapeutic agent directly to the affected skin tissue. Furthermore, skin cells are attractive targets for gene therapy agents whose encoded protein or proteins are active at sites remote from the skin. In such cases, skin cells (eg, keratinocytes) function as “bioreactors” that produce therapeutic proteins that can be rapidly absorbed into the systemic circulation through the dermal papilla. In other cases, it may be desirable to have the vaccine or therapeutic agent have direct access to the systemic circulation for treatment of disorders at sites remote from the skin. In such a case, distribution to the whole body can be realized via the papillary dermis.
[0010]
However, as noted above, intradermal (ID) injection using a standard needle and syringe is technically very difficult to perform and painful. The prior art includes several references on ID delivery of DNA-based and conventional vaccines and therapeutics, at least in part because existing technologies have difficulty accurately targeting ID tissues. , The results were not consistent.
[0011]
Virtually all human vaccines currently on the market are administered by the IM or SC route. Of the 32 vaccines manufactured in 2001 by four major global vaccine manufacturers (Aventis-Pasteur, GLaxoSmithKline, Merck, Wyeth), only two were approved for ID (2001 Pharmaceutical Drugs). Handbook). In fact, the package insert of six of these 32 vaccines states that the ID route is not used. Various published pre- and early-stage clinical trials compare ID delivery by eliciting a stronger immune response than IM or SC injection, or at lower doses compared to the doses given with IM or SC This is despite the suggestion of improving the vaccine by eliciting an immune response (Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4, Non-Patent Document 5, Non-Patent Document 6, Non-patent document 7, Non-patent document 8, Non-patent document 9). In some cases, improved efficacy of the vaccine after ID delivery was observed, while in other cases such benefits were not observed (Non-Patent Document 10, Non-Patent Document 11, Non-Patent Document 11). Patent Document 12, Non-patent Document 13, Non-patent Document 14).
[0012]
A major factor that has prevented the widespread use of ID delivery routes and has led to the above conflicting results is the lack of suitable equipment to achieve reproducible delivery to the epidermal and dermal layers. Standard needles commonly used to inject vaccines are too large to accurately target these tissues when inserted into the skin. The most common method of delivery is via a Mantoux injection using a standard needle and injection. This method is difficult to perform, unreliable, and painful to the subject. Therefore, there is a need for devices and methods that allow for efficient, accurate and reproducible delivery of vaccines and gene therapy agents to the intradermal layer of the skin.
[0013]
[Patent Document 1]
U.S. Pat. No. 5,997,501
[Patent Document 2]
EP-A-1092444 A1
[Patent Document 3]
US Patent Application No. 606909 filed on June 29, 2000
[Patent Document 4]
U.S. Patent Application No. 4,177,671, filed October 14, 1999
[Patent Document 5]
U.S. Pat. No. 5,589,466
[Patent Document 6]
U.S. Pat. No. 5,593,972
[Patent Document 7]
U.S. Pat. No. 5,703,055
[Patent Document 8]
U.S. patent application Ser. No. 10 / 142,966 filed May 13, 2002.
[Patent Document 9]
U.S. Pat.
[Patent Document 10]
EP-A-1092444
[Non-patent document 1]
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[Non-Patent Document 15]
Immunology Today, Apr 21 (4): 163-165, 2000
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0014]
The present invention improves the clinical utility of ID delivery of vaccines and gene therapy agents to humans or animals. The method uses a device to target the intradermal space directly and deliver the substance to the intradermal space as a bolus or by injection. It has been discovered that placing the substance in the dermis results in an effective and / or improved response to vaccines and gene therapy agents. The device is designed to prevent leakage of material from the skin and improve absorption or cellular uptake within the intradermal space. The immune response to vaccine delivery according to the method of the present invention has been found to be equal to or better than normal IM delivery of the vaccine, and ID administration according to the method of the present invention has the additional advantages of ID delivery. Have been found to often lead to improved clinical results.
[0015]
The present invention also relates to a method and a device for delivering a vaccine or genetic material to an individual based on direct targeting of the skin space, such a method for improving and / or improving the delivery of the vaccine or genetic material. The response can be improved. Vaccine and gene therapy by using direct intradermal (ID) administration means (hereinafter referred to as dermal access means), eg, injection and infusion systems with microneedles, or other methods of accurately targeting the intradermal space The effectiveness of many substances, including agents, can be improved over traditional parenteral routes of administration, such as subcutaneous and intramuscular delivery.
[0016]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for accurately targeting and delivering a vaccine or medicament containing genetic material to an ID tissue to produce an immune and therapeutic response.
[0017]
It is a further object of the present invention to provide a method of improving systemic immunity or therapeutic response to pharmaceuticals containing vaccines (conventional or genetic) or genetic material by accurately targeting ID tissues. .
[0018]
Provided is a method for improving the availability of vaccines (conventional or genetic) against APCs present on the skin by precisely targeting ID tissues to enable an antigen-specific immune response to the vaccine It is another object of the present invention to do so. This often allows smaller amounts of the substance to be administered by the ID route.
[0019]
It is another object of the present invention to provide a method for improving the delivery of pharmaceuticals containing genetic material for the treatment of skin diseases, genetic skin disorders or skin cancers by accurately targeting ID tissues. The resulting genetic material is then expressed by cells in the targeted ID tissue.
[0020]
It is another object of the present invention to provide a method for improving the delivery of pharmaceuticals containing genetic material for the treatment of diseases, genetic disorders or cancers affecting tissues away from the skin by accurately targeting ID tissues. Is the purpose. The resulting genetic material is then expressed by cells within the targeted ID tissue, tissues away from it, or both.
[Means for Solving the Problems]
[0021]
These and other advantages of the present invention are realized by directly targeting the delivery of a substance to a preferred depth for a particular therapeutic or prophylactic agent. We can unexpectedly improve the response to vaccines and gene therapeutics by clearly targeting the delivery of substances to the intradermal space, and in many situations, together with the clinical benefits obtained. I found that it can be changed.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0022]
As used herein, "intradermal" (ID) refers to the ability of a substance to be rapidly absorbed systemically or to a vaccine (conventional or genetic) or a gene therapy agent. In this case, it means that the substance is administered intradermally in such a way that the substance easily reaches the abundantly vascularized dermal papilla, which is directly absorbed by the cells of the skin. In the case of a genetic vaccine, the intended target cells include APCs (including epidermal Langerhans cells and dermal dendritic cells). In the case of gene therapy for diseases, genetic disorders or cancers affecting tissues away from the skin, the intended target cells include keratinocytes or other skin cells capable of expressing a therapeutic protein. In the case of a gene therapy for a disease, genetic disorder or cancer affecting the skin, the intended target cells include skin cells affected by the disease, genetic disorder or cancer.
[0023]
As used herein, "targeted delivery" refers to the delivery of a substance to a targeted depth, resulting in the same response in the individual being treated, but with another accepted means of delivery (e.g., (Including topical, subcutaneous or intramuscular), including delivery with less pain, greater reproducibility, or other benefits.
[0024]
As used herein, "improved response" refers to a response equivalent to a reduced amount of the compound administered, or an increased response to the same amount of the compound administered by another means of delivery. Or other therapeutic or immunological benefits.
[0025]
The term “needle” or “needles” as used herein is intended to include all such needle-like structures. The term microcannula or microneedle, as used herein, is intended to include structures of about 31 gauge, generally less than 31-50 gauge, when such structures are cylindrical. It is. Non-cylindrical structures included in the term microneedles are of equivalent diameter and include pyramids, rectangles, octagons, wedges and other geometric shapes.
[0026]
As used herein, the term "bolus" means an amount delivered in less than 10 minutes. "Rapid bolus" means an amount delivered in less than a minute. "Infusion" means the delivery of a substance over a period of more than 10 minutes.
[0027]
The term "nucleic acid" includes a polynucleotide, RNA, DNA or RNA / DNA hybrid sequence of a plurality of nucleotides in single- or double-stranded form and can be formulated and delivered using the methods of the invention. It can be of any size possible. The nucleic acid may be in "antisense" form. “Nucleic acid-derived entity” means that the nucleic acid is wholly or partially composed of a nucleic acid.
[0028]
"Gene therapy agent" means an agent that is intended to be delivered to or taken up by cells of an individual to be treated for the uptake and expression of genetic material. The gene therapy agent is usually a polynucleotide encoding the peptide, polypeptide, protein or glycoprotein of interest, optionally contained in a vector or plasmid that is readily available for any additional nucleic acid sequences required for expression. including.
[0029]
When referring to the administration of a vaccine or gene therapy agent, the term "simultaneously" means two administrations within the same 24 hour period, whereas "sequentially" or "sequentially" means that the administration period is 24 hours. This means that they are farther apart. Simultaneous administration refers to administration that occurs at the same medical visit, but may be sequential or sequential, depending on the effect of the particular vaccine or gene therapy, for days, weeks, months, or even a few months. One skilled in the art will recognize that referring to administration that is spaced annually. In one preferred embodiment, "sequential" or "consecutive" refers to administrations that are one to six weeks apart.
[0030]
The desired treatment or immune response is directly related to the ID target depth. These results can be obtained by placing the substance in the upper region of the dermis, i.e., the papillary dermis, or the upper part of the reticulated dermis, where there are relatively few blood vessels where the substance readily diffuses into the papillary dermis. Preferred is placement of the material primarily at a depth of at least about 0.025 mm to about 2.5 mm.
[0031]
In particular, for vaccines, it is preferred that delivery be performed just below the stratum corneum and at a target depth that includes the epidermis and upper dermis (about 0.025 mm to about 2.5 mm). In the case of therapeutic agents targeting skin cells, the preferred target depth depends on the particular cell targeted. For example, for therapeutic agents targeting Langerhans cells, delivery will typically need to include, at least in part, epidermal tissue depth in the range of about 0.025 mm to about 0.2 mm in humans. . For therapeutic agents requiring systemic circulation, a preferred target depth is at least about 0.4 mm, most preferably at least about 0.5 mm to about 2.5 mm or less, more preferably about 2.0 mm or less, most preferably Up to about 1.7 mm or less, resulting in delivery of the substance to the desired dermal layer. The placement of the substance primarily at a greater depth and / or in the lower reticular dermis is generally considered less desirable.
[0032]
The dermal access means used for ID administration according to the present invention is not critical as long as it provides the depth of insertion into the subject's skin necessary to obtain the target delivery depth of the substance. In most cases, the device will penetrate the skin to a depth of about 0.5-2 mm. The dermal access means may include all known types of conventional injection needles, catheters, microcannulas or microneedles used alone or in multiple needle arrangements.
[0033]
By varying the target depth of delivery of the substance by the dermal access means, the behavior of the drug or substance can be adapted to the desired clinical application most appropriate to the individual patient's condition. The target depth of delivery of the substance by the dermal access means can be adjusted manually by an expert, with or without the aid of indicator means to indicate when the desired depth has been reached. However, it is preferred that the device has means for regulating skin penetration to a desired depth within the intradermal space. This is generally achieved by an enlarged portion or hub associated with the dermis access means which may take the form of a backing structure or platform to which the needle is attached. The length of the microneedles as the dermal access means can be easily changed during the manufacturing process, and the microneedles manufactured on a daily basis also reduce the pain or other sensations during injection or infusion. Very sharp and very small gauge size. They can be used in the present invention as individual single lumen microneedles, or multiple microneedles can be used to increase the rate of delivery, i.e., the amount of material delivered within a given time period A linear array or a two-dimensional array can be used. Microneedles having one or more side holes are also included as dermis access means. Microneedles can be incorporated into various devices such as holders and housings that also serve to limit the depth of penetration. The dermis access means of the present invention may include a reservoir or a pump or other means for delivering a drug or other substance under pressure containing the substance prior to delivery. Alternatively, such additional components may be external to the device containing the dermis access means. The dermal access means may include passive or active safety features to prevent or reduce accidental damage.
[0034]
In one embodiment of the invention, ID injections can be performed reproducibly using one or more fine gauge microcannulas inserted perpendicular to the skin surface. This method of delivery ("microdermal delivery" or "MDD") is easier to implement than standard Mantoux injection, and has a limited and controlled depth of penetration into the skin, resulting in an invasive And less painful. In addition, the present invention allows a similar or greater biological response as measured by gene expression and immune response compared to a standard needle to be obtained using an MDD device. The optimal dosage depth for a given substance in a given animal species can be determined by one of ordinary skill in the art without undue experimentation.
[0035]
Most preferred are delivery devices that allow the dermal access means to be placed at the appropriate depth within the skin, control the rate and rate of liquid delivery, and accurately deliver the substance to the desired location without leaking. Methodologies and devices using microcannulas and microneedles are described in US Pat. Standard steel cannulas can also be used for intradermal delivery using the devices and methods described in U.S. Patent No. 6,037,064, the contents of each of which are incorporated herein by reference. These methods and devices include finer gauge (about 30 G) "microcannulae" with penetration depth limitations defined by the total length of the cannula exposed beyond the equipment that limits the overall length or depth of the cannula. And the like, delivery of a substance. Although these methods and devices are for the delivery of substances via a 30 or 31 gauge cannula, the present invention also provides a 34G or thinner "microcannula" which includes, if desired, a limitation or control of the depth of the penetrating means. Used. Targeted delivery of a substance can be via a single microcannula or an array of microcannulas (or "microneedles"), for example, including or attached to a reservoir containing the substance to be administered. It is within the scope of the present invention that this can be achieved via three to six microneedles mounted on the injection device.
[0036]
Using the methods of the present invention, vaccines and gene therapy agents can be administered as a bolus or by infusion. It is understood that the bolus administration or delivery can be effected by means of a rate controlling means, such as a pump, or without specific rate controlling means, such as by self-injection of the user. The above advantages are best recognized by the targeted and accurate direct delivery of the substance to the skin tissue compartment, including the epidermis. This is achieved, for example, with a microneedle system having an outer diameter of less than about 250 microns and an exposed length of less than 2 mm. By "exposed length" is meant the length of a thin hollow cannula or needle available to penetrate the patient's skin. Such systems use known methods for a variety of materials such as steel, silicon, ceramics and other metals, plastics, polymers, sugars, biological and / or biodegradable materials and / or combinations thereof. Can be built.
[0037]
It has been found that certain features of the intradermal administration method produce the most effective results. For example, it has been found that placing the needle outlet in the skin significantly affects the clinical response to vaccine or gene therapy delivery. The outlet of a conventional or standard gauge needle having a bevel angle cut at an angle of 15 degrees or less has a relatively large "exposed height". As used herein, the term exposed height refers to the length of the axial opening of the cannula due to the oblique cut. When the standard needles are placed at the desired depth in the intradermal space (at about 90 degrees relative to the skin), the back exposure exerted by the skin itself, or injection or The substance normally flows out of the skin due to the increased pressure due to the liquid accumulating on injection. Generally, the exposed height of the present invention is from 0 to about 1 mm. The outlet of the needle having an exposed height of 0 mm has no cut in the slope (ie, a 90 degree tilt angle), and the outlet is at the tip of the needle. In this case, the depth of the outlet is the same as the depth of penetration of the needle. The outlet of the needle formed by the bevel cut or the opening in the side of the needle has a measurable exposed height. For a beveled needle, the exposed height of the needle outlet is determined by the diameter of the needle and the angle of the primary bevel cut ("tilt angle"). Generally, a tilt angle of more than 20 ° is preferred, more preferably between 25 ° and 40 °. It is understood that a single needle may have multiple openings or outlets suitable for delivering a substance to the skin space.
[0038]
Thus, the exposed height, and in the case of a cannula having an opening on the side, its position along the axis of the cannula contributes to the depth and specificity with which the substance is delivered. Other factors considered in the cannula alone or in combination with the cannula, such as delivery rate and total volume of liquid delivered, contribute to the targeted delivery of the substance and vary such parameters to optimize the result That is within the scope of the present invention.
[0039]
It has also been found that by controlling the injection or infusion pressure, high back pressure during ID administration can be avoided. By applying a constant pressure directly to the liquid interface, a more constant delivery rate can be achieved that can optimize absorption and obtain an improved response to the delivered vaccine or therapeutic agent dose. Delivery rate and volume can also be controlled to prevent wheals at the delivery site and to prevent back pressure from pushing the dermal access means out of the skin. Appropriate delivery rates and volumes to achieve these effects for a selected agent can be determined empirically using routine techniques, without undue experimentation. Increasing the spacing between the needles allows for a wider liquid distribution and increased delivery rate or a larger liquid volume.
[0040]
In one embodiment, to deliver a substance, a dermis access means is placed adjacent to the skin of the subject to provide targeted access directly into the intradermal space, allowing one or more substances to be delivered to the subject. Is delivered or administered to the intradermal space where it can act locally or be absorbed by the bloodstream and distributed throughout the body. In other embodiments, the dermal access means is placed substantially perpendicular to the skin surface and one or more cannulas are inserted vertically. The dermal access means can be connected to a reservoir containing the substance or substances to be delivered. The form of the substance or substances to be delivered or administered may be in the form of solutions, emulsions, suspensions, gels, suspended or dispersed microparticles and nanoparticles in a pharmaceutically acceptable diluent or solvent. Particles as well as the in situ forming vehicles described above. Delivery from the reservoir to the intradermal space may be active passively without applying external pressure or other drive means and / or active by applying pressure or other drive means to the substance or substances to be delivered. Can happen. Examples of preferred pressure generating means include pumps, syringes, elastic membranes, gas pressures, piezoelectric, electromotive, electromagnetic pumping, helical or flat springs or washers or washers or combinations thereof. If desired, the rate of delivery of the substance can be variously controlled by the pressure generating means. As a result, the substance enters the intradermal space and is absorbed in an amount and at a rate sufficient to obtain a clinically effective result.
[0041]
Materials that can be delivered by the methods of the present invention include vaccines with or without carriers, adjuvants and vehicles, including prophylactic and therapeutic antigens, including: But not limited to: subunit proteins, peptides and polysaccharides, polysaccharide complexes, toxoids, gene-based vaccines, live attenuated bacteria or viruses, mutant bacteria or viruses, reconstructed bacteria or viruses, inactivated bacteria or viruses Whole cells or components thereof (eg, mammalian cells), cellular vaccines (eg, autologous dendritic cells) or components thereof (eg, exosomes, dexosomes, membrane fragments or vesicles), live viruses, live bacteria, Adenoviruses, retroviruses, alphaviruses, flaviu Viral and fungal vectors, including those derived from the Rus and Vaccinia viruses: addiction (eg, cocaine addiction), malignant pustules, arthritis, cholera, diphtheria, dengue, tetanus, lupus, multiple sclerosis, parasitosis, psoriasis , Lyme disease, meningococcal disease, measles, epidemic parotitis, rubella, blister, yellow fever, respiratory syncytial virus, tick-borne Japanese encephalitis, pneumococcus, smallpox, streptococcus, staphylococcus, typhoid, influenza Including hepatitis A, B, C and E, otitis media, rabies, polio, HIV, parainfluenza, rotavirus, Epstein-Barr virus, CMV, chlamydia, atypical hemophilus, hemophilus influenza B (HIB), Moraki Serracatalaris, human papillomavirus, tuberculosis including BCG, gonorrhea, asthma, atherosclerosis, Laria, E. coli, Alzheimer's disease, H. Pylori, Salmonella, diabetes, cancer, herpes simplex, human papilloma, Yersinia pestis, traveler's disease, West Nile encephalitis, Campylobacter (Campobacter), C. difficile. Suitable exemplary compositions for gene immunization are described, for example, in US Pat.
[0042]
Particularly preferred substances that can be induced by the method of the present invention include nucleic acids, nucleic acid-derived substances, and gene therapy agents used for the prevention, diagnosis, alleviation, treatment or treatment of diseases. Suitable adjuvants for inclusion in the vaccine are known to those skilled in the art. Additional substances for enhancing the immune response that can be used in the present invention are described in US Pat.
[0043]
Particularly preferred gene therapy agents include, but are not limited to, melanoma, cutaneous T-cell lymphoma, Kaposi's sarcoma, cutaneous squamous cell carcinoma and basal cell carcinoma, cancer, adenosine deaminase deficiency, hyperproliferation including but not limited to psoriasis Hereditary skin diseases, including, but not limited to, hereditary skin diseases, exfoliative keratosis, epidermolysis bullosa, lamellar ichthyosis and X-linked ichthyosis, growth disorders, human growth Includes those indicated for the treatment of hormone deficiency, including but not limited to hormone deficiency, atherosclerosis, transferrin deficiency, and gene therapy agents indicated for wound healing and tissue regeneration. Suitable exemplary compositions for suitable gene therapy agents are described, for example, in US Pat.
[0044]
The substance can be delivered into the skin in a pharmaceutically acceptable form. Vaccines that can be used in the methods of the invention may include adjuvants and carriers or vehicles appropriate to the particular formulation, as known to those skilled in the art.
[0045]
Pharmaceutically acceptable peptide and polypeptide formulations for the present invention, including formulations of allergen compositions, are also well known in the art. The nucleic acid used in the method of the present invention may be RNA or DNA or a combination thereof. They can be in any physical form suitable for ID administration and uptake and expression by cells. The DNA and / or RNA may be contained in a viral vector or liposome, or may be delivered as a free polynucleotide, such as a plasmid known in the art. Nucleic acids are generally formulated as pharmaceutically acceptable formulations, such as solutions, gels or suspensions that are compatible with the nucleic acids.
[0046]
Generally, the expert will use a syringe to remove the appropriate volume from a septum-sealed vial to administer the vaccine or other drug. The vaccine is then administered to the patient using the same syringe. However, microneedles or microcannulas, typically 0.1-2 mm in length, are somewhat inadequate in length to allow full penetration of the septum, as well as sufficient for subsequent use in patients. It is generally too fragile to puncture the septum of the vial to extract the drug while maintaining a sharp and straight shape. The use of such microdevices to puncture a septum may result in a plugged needle lumen. In addition, thin gauges, typically 31-50 gauge microcannulas, significantly reduce, for example, the volume that can be transferred from a needle to a syringe. This is inconvenient for most professionals accustomed to quickly transferring liquids from vials using conventional equipment, and will significantly increase the time they spend on patients. Additional factors to consider in the widespread use of microdevices include the formulation of most drugs and vaccines to accommodate the reduced total volume (10-100 μl) used or delivered by the microdevice. Includes the need for rework. Accordingly, it would be desirable to provide a kit that includes a device in combination with, or suitable for incorporation with, the substance to be delivered.
[0047]
Kits and the like containing the administration device and the therapeutic composition are well known in the art. However, the application of minimally invasive ID microdevices for the delivery of drugs and vaccines is safe, effective and consistent with respect to administering prescriptions to enable immune and therapeutic responses. It clearly illustrates the direct need for a formulation-device link to provide a means.
[0048]
The kit provided by the present invention has at least one hollow microneedle designed to deliver the substance intradermally to a depth of 0.025-2 mm, wherein the microneedle is a vaccine or gene therapy drug. A delivery device is provided in fluid communication with or arranged in fluid communication with a reservoir adapted to contain a dose. In a preferred embodiment, the kit also contains an effective amount of a vaccine or gene therapy agent, which is an integral part of the delivery device or optionally contained in a reservoir that can be operatively attached thereto. The hollow microneedles are preferably about 31-50 gauge, and may be part of an array of 3-6 microneedles, for example.
[0049]
In a particularly preferred embodiment, the kit of the present invention comprises a hub portion attachable to a pre-fillable reservoir for storing the vaccine;
At least one hollow microneedle supported by the hub portion and having a forward tip extending away from the hub portion;
A generally planar skin barrier that includes a limiter portion surrounding the microneedle and extending away from the hub portion toward the front end of the microneedle, the limiter extending in a plane generally perpendicular to the axis of the microneedle. And one or more anterior tips of said one or more microneedles, wherein said one or more microneedles are adapted to be received on the skin of a mammal for performing an intradermal injection of a vaccine. Extending over a distance of 0.5 to 2.0 mm, the limiter portion limits penetration of the microneedle into the dermis layer of mammalian skin.
[0050]
To use the kit as envisioned by the present invention, the expert will break the hermetic seal to allow access to the microdevice, and optionally the vaccine or immunogenic or therapeutic composition. Would. The composition can be pre-filled into the microdevice in any form, including but not limited to gels, pastes, oils, milks, particles, nanoparticles, microparticles, suspensions or liquids. The composition may be packaged separately in a kit package, such as a reservoir, vial, tube, blister, pouch, or the like. One or more components of the formulation may be lyophilized, dried, spray dried, or in any other reconstitutable form. If desired, various reconstitution media, cleaning or disinfecting or topical sterilizing agents (alcohol wipes, iodine) can be further provided. The professional will, if necessary, fill or incorporate the substance into the device and then administer the formulation to the patient using an ID injection microdevice.
[0051]
Having generally described the invention, various examples for practicing the invention will now be described with reference to the following specific, but non-limiting, examples and figures.
[0052]
A representative sample of a dermal access microdevice (MDD device) containing a single needle was prepared from 34 gauge steel stock (MicroGroup, Inc., Medway, Mass.) And a single 28 ° ramp was used with an 800 grit carborundum grinding wheel. And ground. The needles were cleaned by sequential sonication in acetone and distilled water and effluent was checked using distilled water. The microneedle was fixed to a small gauge catheter tube (Maersk Medical) using an ultraviolet curable epoxy resin. The length of the needle was set using a mechanical indexing plate, the hub of the catheter tube functioned as a depth limiting adjuster, and confirmed by light microscopy. The length of the exposed needle was adjusted to 1 mm using an index plate. The connection with the syringe was made via an integral Luer adapter at the entrance of the catheter. During the injection, the needle was inserted perpendicular to the skin surface and held in place by gentle gentle hand pushing for bolus delivery. The function of the device and the flow of liquid were checked immediately before and immediately after the injection. A 30/31 gauge intradermal needle device having a 1.5 mm exposure length controlled by a depth limiting hub as described in US Pat.
Embodiment 1
[0053]
Model Gene Therapy / Prophylactic Agent ID Delivery and Expression, Guinea Pig Model
Uptake and expression of DNA in vivo by cells is important for effective gene therapy and genetic immunization. Plasmid DNA encoding the reporter gene firefly luciferase was used as a model gene therapy (Aldevron, Fargo, ND). DNA was injected intradermally (ID) into Hartley guinea pigs (Charles River, Raleigh, NC) using a standard 30G needle by the Mantoux method (ID-Mantoux) or was inserted almost vertically and made of 34G steel with a length of 1 mm. ID was delivered by MDD using a microcannula (MDD device) (ID-MDD). Plasmid DNA was applied topically to shaved skin as a negative control (plasmid size too large to allow passive uptake into skin). The total dose was 100 μg per animal and was delivered as a rapid bolus injection (less than 1 minute) using a 1 cc syringe in a total dose volume of 40 μl PBS. A full thickness skin biopsy sample at the site of administration was collected 24 hours after delivery, homogenized, and further processed to measure luciferase activity using a commercially available assay (Promega, Madison, WI). Luciferase activity was normalized to total protein content in tissue samples as measured by the BCA assay (Pierce, Rockford, IL) and expressed as relative light units (RLU) per mg total protein (group for mantoux and negative controls). N = 3, n = 6 for MDD devices).
[0054]
The results (FIG. 1) show strong luciferase expression in both ID injection groups. Mean luciferase activity in the MDD and Mantoux groups was 240 and 220 times higher than the negative control, respectively. Luciferase expression levels in local controls were not significantly greater than untreated skin sites (data not shown). These results indicate that the method of the present invention using the MDD device is at least as effective as the Mantoux method for delivering genetic material to ID tissues, and that significant levels of localized genes in vivo by skin cells It shows that expression is brought about.
Embodiment 2
[0055]
Model Gene Therapeutic / Prophylactic Agent ID Delivery and Expression, Rat Model
To assess the utility of this platform across multiple animal species, experiments similar to those described in Example 1 above (without the Mantoux control) were performed in Brown-Norway rats (Charles River, Raleigh, NC). Carried out. The same protocol was used as in Example 1, except that the supply of total plasmid DNA was reduced to 50 μg in a volume of 50 μl of PBS. In addition, an irrelevant plasmid DNA (encoding b-galactosidase) injected with ID (using the MDD device) was used as a negative control (n = 4 animals per group). Luciferase activity in the skin was measured as described in Example 1 above.
[0056]
The results shown in FIG. 2 show a very significant gene expression after ID delivery by MDD device. Luciferase activity in the recovered skin site was more than 3000 times greater than the negative control. These results further demonstrate the utility of the method of the invention in delivering gene-based ones in vivo, resulting in high levels of gene expression by the skin.
Embodiment 3
[0057]
ID delivery and expression of model gene therapeutic / prophylactic agents, porcine model
Pigs have long been recognized as a preferred animal model for skin-based delivery studies. Porcine skin is more similar to human skin than rodent skin in full thickness and hair follicle density. Therefore, the pig model (Yorkshire pig, Archer Farms, Belcamp, MD) was used as a tool to predict the utility of this system in humans. The experiments were performed as in Examples 1 and 2 above, except that a different reporter gene system β-galactosidase (Aldevron, Fargo, ND) was used. The total delivered dose was 50 μg in a 50 μl volume. DNA was injected using the following method. Iii) ID delivery by vertical insertion into the skin using a 30 / 31G needle equipped with a device to limit the needle penetration depth to 1.5 mm, i) by the Mantoux method using a 30G needle and a syringe, and iii) ) Injection by ID delivery (MDD device) by vertical insertion into the skin using a 34G needle equipped with a device that limits the needle penetration depth to 1.0 mm. The negative control group consisted of ID delivery of irrelevant plasmid DNA encoding firefly luciferase by i-iii. (Skin sites n = 11 for 4 pigs in ID mantoe group; ID, 30 / 31G, skin sites for 4 pigs on 1.5 mm device n = 11; ID, 34G, 4 pig skin sites on 1 mm device) Skin site n = 10; skin site of four pigs as negative control n = 19) For the negative control, all data from the three ID delivery methods were merged since all three methods gave equivalent results did.
[0058]
Reporter gene activity in the tissues was measured essentially as described in Example 1, except that the b-galactosidase detection assay (Applied Biosystems, Foster City, CA) was used instead of the luciferase assay.
[0059]
The results shown in FIG. 3 indicate strong reporter gene expression in the skin after delivery of all three IDs. While the response in the ID mantoux group was 100 times the background, the ID, 34G, 1 mm (MDD) group increased 300 times above the background, and the ID, 30G, 1.5 mm (30 g, 1.5 mm ) Group increased 20-fold over background. The total reporter gene expression by the skin cells, as measured by the average activity of the reporter gene collected by the excised skin tissue biopsy, was the strongest at 563,523 RLU in the ID, 34G, 1 mm (MDD) group, whereas it was 30G. 200,788 RLU / mg in the mantoux group, 42,470 RLU / mg in the ID (30 g, 1.5 mm) group, and 1,869 RLU / mg in the negative control. Thus, ID delivery by vertical insertion of a 34G, 1.0 mm needle (MDD) is equivalent to standard mantow injection or similar vertical needle insertion and delivery using a longer (1.5 mm), thicker (30 G) needle. In comparison, it results in superior uptake and expression of DNA by skin cells. In a similar test to deliver a visible dye using these three devices and methods, a 34G, 1.0 mm needle provides more consistent delivery to ID tissue than the other two needles / methods. In addition, less "overflow" of the dose to subcutaneous (SC) tissue has been shown.
[0060]
Because all three devices and methods theoretically target the same tissue space, these differences were not expected. However, controlling the depth of delivery using a lateral insertion (Mantoux) method, as compared to a substantially vertical insertion technique achieved by controlling the length of the cannula with a depth limiting hub, Much more difficult. In addition, needle insertion depth and exposed height of the needle outlet are important features associated with reproducible ID delivery without SC "spillover" or leakage on the skin surface.
[0061]
These results further demonstrate the utility of the methods of the present invention for gene-based, in vivo delivery in larger mammals, resulting in high levels of gene expression by skin cells. In addition, the similar skin composition of pigs and humans should provide equivalent clinical improvement in humans.
Embodiment 4
[0062]
Indirect measurement of localized tissue damage after ID delivery
The results presented in Example 3 above suggest that there is an unexpected improvement in the efficacy achieved by ID delivery with MDD compared to that achieved by the Mantoux method with a standard needle. . In addition, the MDD cannula has a shallower insertion depth than a standard needle and does not "kink" into the ID tissue from the side as in a Mantoux injection, so the entire range of mechanically destroyed tissue is limited. Less than. Tissue damage and inflammation result in the release of several inflammatory proteins, chemokines, cytokines and other inflammatory mediators.
[0063]
Thus, the total protein content of the recovered skin site can be used as an indirect measure of tissue damage and localized inflammation caused by the two delivery methods. Total protein levels were measured using the BCA assay (Pierce, Rockford, Ill.) On skin skin biopsies collected from the porcine samples shown in Example 3 above (excluding 30 g, 1.5 mm). As shown in FIG. 4, both delivery methods induced an increase in total protein content compared to untreated skin. However, the total protein concentration in the collected skin biopsy samples in the ID Mantoux group was significantly (p = 0.01, t-test) greater than the corresponding value in the MDD group (2.4 mg / ml vs 1.5 mg). / Ml). These results provide indirect evidence strongly suggesting that mechanical damage to tissue caused by delivery by the methods of the present invention is less than the corresponding damage caused by Mantoux ID injection.
Embodiment 5
[0064]
Induction of an immune response to influenza DNA vaccine after ID delivery in rats
The examples shown above show that a thin gauge microcannula can be used to effectively deliver a model nucleic acid-based compound to the skin, resulting in high levels of gene expression by skin cells. . To examine the utility of delivering a DNA vaccine according to the method of the present invention, rats were immunized with plasmid DNA encoding influenza virus hemagglutinin (HA) from strain A / PR / 8/34 (plasmid was Dr. Harriet Robinson, provided by Emory University School of Medicine, Atlanta, GA). Brown-Norway rats (n = 3 per group) were tested for plasmids in PBS solution by ID using an MDD device or IM into quadriceps using a conventional 30G needle and 1 cc syringe as described in Example 2. Three immunizations (day 0, 21 and 42) with DNA (50 μg per rat delivered by rapid bolus injection in a volume of 50 μl). As a negative control, DNA was applied topically to untreated skin. Serum was collected at 3, 5, 8, and 11 weeks and analyzed by ELISA for the presence of influenza-specific antibodies. Briefly, microtiter wells (Nalge Nunc, Rochester, NY) were coated overnight at 4 ° C. with 0.1 μg of total inactivated virus (A / PR / 8/34, Charles River SPAFAS, North Franklin, CT). . After blocking for 1 hour at 37 ° C. in PBS + 5% skim milk, the plates were incubated for 1 hour at 37 ° C. with serial dilutions of the test sera. The plates are then washed and incubated with horseradish peroxidase-conjugated IgG, H + L chain (Southern Biotech, Birmingham, AL) for an additional 30 minutes at 37 ° C., and then developed with TMB substrate (Sigma, St. Louis, MO). did. Absorbance measurement (A 450 ) Was read on a Tecan Sunrise ™ plate reader (Tecan, RTP, NC).
[0065]
The results (FIG. 5) show that delivery of the gene influenza vaccine by the method of the present invention in the absence of added adjuvant induces a strong influenza-specific serum antibody response. The magnitude of this response was comparable to the response induced by IM injection at all time points. There was no detectable response in the local control. Thus, delivery of a genetic vaccine according to the methods of the invention induces an immune response at least as strong as that induced by the conventional IM injection route.
[0066]
To further investigate the delivery of an adjuvanted gene vaccine by the method of the present invention, the plasmid DNA encoding influenza HA described above was prepared using the MPL + TDM Ribi adjuvant system (RIBI Immunochemicals, Hamilton, MT) according to the manufacturer's instructions. did. Rats (n = 3 per group) were immunized and analyzed for influenza-specific serum antibodies as described above. Titers in the ID delivery group were comparable to IM after the first and second immunizations (3-5 weeks, FIG. 6). However, after the third dose, the ID-induced titers were significantly greater than the corresponding titers induced by IM injection (p = 0.03, by t-test) (FIG. 6). At 11 weeks, the average ID induction titer was 42,000, compared to only 4,600 achieved by IM injection. The local control did not show an influenza-specific response. Thus, delivery of a genetic vaccine by the methods of the present invention in the presence of an adjuvant induces a stronger immune response than that induced by the conventional IM injection route.
Embodiment 6
[0067]
Induction of an immune response to influenza DNA / virus "prime-boost" after ID delivery in rats
A recently developed vaccination approach to a number of diseases, including HIV, is the so-called "prime-boost" approach, which uses different vaccine classes in the first "prime" immunization and a second "boost" (Non-Patent Document 15). For example, priming with a plasmid DNA vaccine was followed by a boost with a subunit protein, an inactivated virus or a vectored DNA preparation. To study the delivery of these types of vaccination methods by the method of the present invention, the first experiment of Example 5 was continued for an additional 6 weeks. At week 11, rats primed with DNA were boosted with whole inactivated influenza virus (A / PR / 8/34, 100 μg in 50 μl volume of PBS by rapid bolus injection). Virus was obtained from Charles River SPAFAS (North Franklin, CT). Influenza-specific serum antibody titers were measured at weeks 13 and 17 by ELISA as described above. Both ID delivery and IM injection elicited a strong booster effect (FIG. 7). Mean influenza-specific antibody titers at 17 weeks were comparable for both delivery methods (titer = 540,000) and significantly more than the very weak titers observed after local topical delivery alone (titer = 3200) It was big. Thus, delivery by the methods of the present invention is suitable for a "prime-boost" immunization method, inducing an immune response at least as strong as that induced by the normal IM injection route.
[0068]
The second experiment described in Example 5 was continued for an additional 6 weeks to evaluate the effect of the adjuvant on the "prime-boost" response. At week 11, rats primed with DNA were boosted with whole inactivated influenza virus (A / PR / 8/34, 100 μg in 50 μl volume by rapid bolus injection as described above). Influenza-specific serum antibody titers were measured at weeks 13 and 17 by ELISA as described above. Both ID delivery and IM injection elicited a strong booster effect (FIG. 8). The average titer in the ID delivery group was higher than that by IM injection after virus boosting, and the average ID-MDD (MDD) titer at week 13 was 240,000 for IM injection, 3 for single topical application. , 200 compared to 540,000. Thus, delivery by the methods of the present invention is suitable for a "prime-boost" immunization method including an adjuvant, and induces a stronger immune response than that induced by the normal IM injection route.
Embodiment 7
[0069]
Induction of an immune response to influenza virus vaccine after ID delivery in rats
To examine the utility of conventional vaccine delivery according to the method of the invention, rats were inactivated influenza as described in Example 6 by ID delivery or by intramuscular (IM) injection using a standard needle and syringe. Immunized with the virus preparation. As a negative control, the vaccine solution was applied topically to untreated skin. The high molecular weight of the inactivated influenza virus prevents effective immunization by passive local absorption. As described above, the dose of vaccine was 100 μg total protein in a volume of 50 μl per animal, delivered by rapid bolus injection (within 1 minute). Rats were immunized three times (days 0, 21 and 42) and sera were collected on days 21, 35, 56 and analyzed for influenza-specific antibodies by ELISA as described above. N = 4 rats per group.
[0070]
The results, shown in FIG. 9, indicate that ID delivery induces a strong antigen-specific immune response. Similar levels of antibodies were induced by the two injection routes, IM and ID. The peak geometric mean titer was 147,200 somewhat higher in the ID-MDD (MDD) group compared to 102,400 for IM injection. Topical application of the vaccine only stimulated a very weak response (maximum mean titer = 500). Thus, ID delivery of a high dose of a conventional vaccine induces an immune response at least as strong as that induced by the conventional IM injection route.
Embodiment 8
[0071]
Induction of an immune response to influenza vaccine after ID delivery in pigs
As noted above, pigs have presented an attractive skin model that closely resembles human skin. To test the ID delivery device in vaccine delivery, Yorkshire pigs were immunized with an inactivated influenza vaccine as described above and ID delivery compared to IM injection. Pigs were immunized on days 0, 21 and 49, and sera were collected as described above on days 14, 36, 49 and 60 and analyzed for influenza specific antibodies by ELISA. Pig-specific secondary antibodies were obtained from Bestyl Laboratories (Montgomery, TX).
[0072]
The results (FIG. 10) show that ID delivery induces a strong antigen-specific immune response. Similar levels of antibodies were induced by the two injection routes, IM and ID. The peak geometric mean titer was 1,333, slightly higher in the MDD group compared to 667 with IM injection. Thus, ID delivery of a high dose of a conventional vaccine induces an immune response at least as strong as that induced by the conventional IM injection route.
Embodiment 9
[0073]
ID delivery of low dose influenza vaccine
In Example 7, rats were immunized with 100 μg of inactivated influenza virus by ID injection or IM using a conventional needle and syringe. At such high doses, both delivery methods induced similar levels of serum antibodies, although the ID-induced titers were slightly higher than the IM-induced titers at the last time point.
[0074]
To further test the relationship between the method of delivery and dose level, rats were treated with reduced doses of inactivated influenza virus ranging from 1 μg to 0.01 μg per animal using the ID and IM routes of administration described above. Immunized. Rats were immunized three times (days 0, 21 and 42) and sera were collected on days 21, 35 and 56 and analyzed for serum anti-influenza antibodies (n = 4 rats per group). Similar trends were observed on days 21 and 35, but the data shown in FIG. 11 reflects the titer on day 56. ID delivery (MDD) resulted in a significant antibody response that did not differ significantly in magnitude at the three doses tested. That is, delivery of doses as low as 0.01 μg (10 ng) induced titers comparable to those observed with 100 times more vaccine (1 μg). In contrast, when the IM dose was reduced from 1 μg to 0.1 μg, there was also a significant decrease in titer when the dose was further reduced to 0.01 μg. Moreover, the titer variability induced by ID delivery was significantly lower compared to IM. In particular, no visible side effects (harmful effects on the skin) were observed at the ID administration site.
[0075]
The results strongly indicate that ID delivery by the method of the present invention allows a significant (at least 100-fold) reduction in vaccine dose compared to IM injection. A significant immune response was observed with the nanogram amount of vaccine. Similar benefits would be expected at the clinical stage.
[0076]
The results described herein show that ID injection of vaccines and genetic material can reproducibly achieve the methods of the invention. This method of delivery is easier to perform than standard Mantoux injection or IM, and in one embodiment, is less invasive and painful by limiting and controlling the depth of penetration into the skin. In addition, this method allows for more reproducible ID delivery than a standard needle-based Mantoux injection, resulting in improved targeting of skin cells with the resulting benefits as described above.
[0077]
In addition, the method is compatible with whole inactivated virus vaccines and DNA plasmids, as viral particles or plasmid DNA pass through the microcannula at the relatively high pressures associated with in vivo ID delivery. There is no associated reduction in biological effectiveness as occurs when plasmid DNA is sheared or degraded. The results detailed herein show that a stronger immune response is induced by ID delivery, especially at lower vaccine doses, thus potentially allowing significant dose reductions and combination vaccines in humans. It indicates that you want to.
[0078]
The results shown above demonstrate improved immunization with ID delivery using a device as described above, as compared to standard intramuscular (IM) injection using a regular needle and syringe. Dose reduction studies (Example 9) show that ID delivery induces a serum antibody response to the influenza vaccine in rats with at least 100 times less vaccine than is required for IM injection. If applicable at the clinical stage, such dose reductions will reduce or eliminate the problem of lack of a common influenza vaccine worldwide. Further, the potential for such dose reductions allows for the delivery of a larger number of vaccine antigens in a single dose, thus allowing a combined vaccine. This approach is particularly suitable for HIV vaccines where it is necessary to immunize with several genetic variants / substrains simultaneously to induce protective immunity.
[0079]
Similar benefits are expected for other types of prophylactic and therapeutic vaccines, immunotherapeutics and cell-based ones by improving targeting of the immune system using the methods and devices of the present invention.
[0080]
In other embodiments, ID delivery of the present invention can be accomplished by traditional methods of administration, such as IP, IM, intranasal or other mucosal routes, or SQ injection, to provide improved immunological or therapeutic response. Combination with topical or skin abrasion methods is within the scope of the present invention. This will include the same or different classes of vaccine and / or therapeutic agents, as well as simultaneous or sequential administration.
[0081]
All references cited herein are hereby incorporated by reference. The discussion of the references herein is solely intended to summarize the assertions made by their authors, and is not an admission that any reference constitutes prior art relating to patentability. Applicants reserve the right to review the accuracy and pertinence of the cited references.
[0082]
The embodiments illustrated and discussed herein are intended only to teach those skilled in the art the best ways to make and use the invention known to the inventors and to limit the scope of the invention. It should not be considered limiting. Exemplary embodiments of the present invention may be modified or changed and elements added or omitted without departing from the present invention, as will be appreciated by those skilled in the art in light of the above teachings. it can. Therefore, it is to be understood that, within the scope of the appended claims or their equivalents, the invention may be practiced otherwise than as specifically described.
[Brief description of the drawings]
[0083]
FIG. 1 shows reporter gene activity in guinea pig skin after delivery of firefly luciferase-encoding plasmid DNA. The results are shown as relative light units (RLU) / mg protein for the intradermal delivery by the Mantoux method, the delivery method of the invention, and the control group where plasmid DNA was applied topically to shaved skin.
FIG. 2 shows reporter gene activity in rat skin after delivery of firefly luciferase-encoding plasmid DNA. Results are shown as RLU / mg protein for intradermal delivery by the microdermal delivery method (one embodiment of the present invention, MDD), and controls injected with irrelevant plasmid DNA.
FIG. 3 shows reporter gene activity in porcine skin after delivery of plasmid DNA encoding β-galactosidase. Results are shown as RLU / mg for intradermal delivery by the Mandaux method by ID delivery by MDD device (34 g) to a depth of 1 mm and 1.5 mm, respectively, or by vertical insertion into the skin using a 30 g needle, and for negative controls. Shown as protein.
FIG. 4 shows the Manto ID of reporter plasmid DNA and the total protein content in the recovered skin sites of pigs after MDD delivery. The control ("negative") is untreated skin.
FIG. 5 shows influenza-specific serum antibody responses in rats after delivery of plasmid DNA encoding influenza virus hemagglutinin in the absence of added adjuvant. Plasmid DNA was administered by ID delivery using an MDD device or by intramuscular (IM) injection using a standard needle and syringe. "Topical" indicates a control group to which the preparation was applied topically.
FIG. 6 shows influenza-specific serum antibody responses in rats after delivery of plasmid DNA encoding influenza virus hemagglutinin in the presence of an adjuvant. Plasmid DNA was administered by ID delivery using an MDD device or by intramuscular (IM) injection using a standard needle and syringe. "Topical" indicates a control group to which the preparation was applied topically.
FIG. 7: Influenza-specific serum antibodies in rats after "priming" with plasmid DNA in the absence of added adjuvant, followed by "boost" with whole inactivated influenza virus in the absence of added adjuvant Indicates a response. Plasmid DNA or whole inactivated influenza virus was administered by ID delivery using an MDD device or by intramuscular (IM) injection using a standard needle and syringe. "Topical" indicates a control group to which the preparation was applied topically.
FIG. 8: Influenza-specific serum antibody response in rats after "priming" with plasmid DNA in the presence of added adjuvant, followed by "boost" with whole inactivated influenza virus in the absence of added adjuvant Is shown. Plasmid DNA or whole inactivated influenza virus was administered by ID delivery using an MDD device or by intramuscular (IM) injection using a standard needle and syringe. "Topical" indicates a control group to which the preparation was applied topically.
FIG. 9 shows influenza-specific serum antibody responses in rats to total inactivated influenza virus administered by ID delivery using an MDD device or by intramuscular (IM) injection using a standard needle and syringe. "Topical" indicates a control group to which the preparation was applied topically.
FIG. 10 shows influenza-specific serum antibody responses in pigs to total inactivated influenza virus administered by ID delivery using an MDD device or by intramuscular (IM) injection using a standard needle and syringe.
FIG. 11 shows influenza-specific serum antibody responses in rats to low doses of whole inactivated influenza virus administered by ID delivery using an MDD device or by intramuscular (IM) injection using a standard needle and syringe.

Claims (60)

哺乳類にワクチンを送達する方法であって、前記方法が、0と1mmとの間の露出高さを持った出口を有する少なくとも1つの中空針を通してワクチンを皮内投与することを含み、前記出口が、皮膚に0.5mmと2mmとの間の深さに挿入される方法。A method of delivering a vaccine to a mammal, the method comprising intradermally administering the vaccine through at least one hollow needle having an outlet having an exposed height between 0 and 1 mm, wherein the outlet comprises A method of being inserted into the skin at a depth of between 0.5 mm and 2 mm. ワクチンが、
ワクチンを貯蔵する事前に充てん可能な貯蔵器に取付け可能であるハブ部分と、
前記ハブ部分により支持され、前記ハブ部分から離れるように延びる前方先端部を有する少なくとも1つの中空マイクロニードルと、
前記1または複数のマイクロニードルを囲み、前記ハブ部分から前記1または複数のマイクロニードルの前記前方先端部に向かって離れるように延びるリミッター部分を含む装置であり、前記リミッターが、前記1または複数のマイクロニードルの軸に概ね垂直な面内に延びる、概ね平らな皮膚係合面を含み、ワクチンの皮内注射を行うために哺乳類の皮膚に対して受け入れられるように適合されており、前記1または複数のマイクロニードルの1または複数の前方先端部が前記皮膚係合面を超えて約0.5mmから2.0mmの距離延びており、前記リミッター部分が哺乳類の皮膚の真皮層内へのマイクロニードルの貫通を制限している装置で投与されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
The vaccine is
A hub portion attachable to a pre-fillable reservoir for storing the vaccine;
At least one hollow microneedle supported by the hub portion and having a forward tip extending away from the hub portion;
An apparatus comprising a limiter portion surrounding said one or more microneedles and extending away from said hub portion toward said front tip of said one or more microneedles, wherein said limiter comprises said one or more microneedles. A generally flat skin-engaging surface extending in a plane generally perpendicular to the axis of the microneedle, adapted to be received against mammalian skin for performing intradermal injection of the vaccine, One or more anterior tips of the plurality of microneedles extend a distance of about 0.5 mm to 2.0 mm beyond the skin engaging surface, and the limiter portion includes a microneedle into the dermis layer of mammalian skin. The method of claim 1, wherein the method is administered with a device that limits the penetration of the drug.
ワクチンの送達が哺乳類の皮膚内の0.025mmと2.5mmとの間の深さで起こることを特徴とする請求項1に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the delivery of the vaccine occurs at a depth between 0.025 mm and 2.5 mm in the skin of the mammal. 送達されるワクチンが、皮下または筋肉内注射による同じ量のワクチンの送達の後の応答と等しいかまたはそれより大きい、哺乳類における免疫応答を誘発することを特徴とする請求項1に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the delivered vaccine elicits an immune response in a mammal that is equal to or greater than the response following delivery of the same amount of vaccine by subcutaneous or intramuscular injection. 送達されるワクチンが、皮下または筋肉内注射によるより多量のワクチンの送達の後の応答と等しいかまたはそれより大きい、哺乳類における免疫応答を誘発することを特徴とする請求項1に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the delivered vaccine elicits an immune response in a mammal that is equal to or greater than the response following delivery of a larger amount of the vaccine by subcutaneous or intramuscular injection. 針が約31から50ゲージのマイクロニードルであることを特徴とする請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the needle is a microneedle of about 31 to 50 gauge. 針が20°と90°との間の傾斜角度を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the needle has a tilt angle between 20 and 90 degrees. 針が25°と40°との間の傾斜角度を有することを特徴とする請求項7に記載の方法。The method of claim 7, wherein the needle has a tilt angle between 25 and 40 degrees. 皮膚に挿入される針の長さが約0.5mm〜約1.7mmの深さまでであることを特徴とする請求項6に記載の方法。7. The method of claim 6, wherein the length of the needle inserted into the skin is from about 0.5 mm to a depth of about 1.7 mm. マイクロニードルがマイクロニードルのアレイ中にあることを特徴とする請求項6に記載の方法。7. The method of claim 6, wherein the microneedles are in an array of microneedles. ワクチンが弱毒化生ウイルスを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the vaccine comprises a live attenuated virus. ワクチンが弱毒化生細菌を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the vaccine comprises live attenuated bacteria. ワクチンが不活化または殺滅ウイルスを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the vaccine comprises an inactivated or killed virus. ワクチンがさらにアジュバントを含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。14. The method according to claim 13, wherein the vaccine further comprises an adjuvant. ワクチンがインフルエンザワクチンであることを特徴とする請求項13に記載の方法。14. The method according to claim 13, wherein the vaccine is an influenza vaccine. ワクチンが不活化または殺滅細菌を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the vaccine comprises inactivated or killed bacteria. ワクチンが核酸を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the vaccine comprises a nucleic acid. 核酸によりコードされるペプチドまたはタンパク質が哺乳類において発現されることを特徴とする請求項17に記載の方法。18. The method of claim 17, wherein the peptide or protein encoded by the nucleic acid is expressed in a mammal. ワクチンがアジュバントをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。18. The method according to claim 17, wherein the vaccine further comprises an adjuvant. ワクチンがインフルエンザワクチンであることを特徴とする請求項17に記載の方法。18. The method according to claim 17, wherein the vaccine is an influenza vaccine. ワクチンが非弱毒化生細菌またはウイルスを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the vaccine comprises a live non-attenuated bacterium or virus. ワクチンが哺乳類細胞またはその成分を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the vaccine comprises a mammalian cell or a component thereof. ワクチンが多糖または多糖複合体を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the vaccine comprises a polysaccharide or polysaccharide complex. ワクチンがタンパク質またはペプチドを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the vaccine comprises a protein or peptide. 1または複数の針が皮膚に実質的に垂直に挿入されることを特徴とする請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the one or more needles are inserted substantially perpendicular to the skin. さらに第2のワクチンが筋肉内、皮下、粘膜、腹腔内、静脈内、局所または表皮に投与されることを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。The method of claim 1, further comprising administering the second vaccine intramuscularly, subcutaneously, mucosally, intraperitoneally, intravenously, topically or epidermally. 第2のワクチンが前記ワクチンと同じ組成であることを特徴とする請求項26に記載の方法。27. The method of claim 26, wherein the second vaccine is of the same composition as the vaccine. 第2のワクチンが前記ワクチンと異なる組成であることを特徴とする請求項26に記載の方法。27. The method of claim 26, wherein the second vaccine has a different composition than the vaccine. 第2のワクチンが前記ワクチンと異なるワクチンのクラスであることを特徴とする請求項26に記載の方法。27. The method of claim 26, wherein the second vaccine is a different vaccine class than the vaccine. 前記第2ワクチンが前記ワクチンと同時に投与されることを特徴とする請求項26に記載の方法。27. The method of claim 26, wherein said second vaccine is administered simultaneously with said vaccine. 前記第2ワクチンが前記ワクチンに対して逐次的に投与されることを特徴とする請求項26に記載の方法。27. The method of claim 26, wherein the second vaccine is administered sequentially to the vaccine. 0と1mmとの間の露出高さを持つ出口を有する少なくとも1つの中空針を介して第2のワクチンを投与することをさらに含み、前記出口が0.5mmと2mmとの間の深さまで皮膚に挿入されることを特徴とする請求項1に記載の方法。Further comprising administering the second vaccine via at least one hollow needle having an outlet having an exposed height between 0 and 1 mm, wherein the outlet is at a depth between 0.5 mm and 2 mm. The method of claim 1, wherein the method is inserted into 第2のワクチンの送達が哺乳類の皮膚内の0.025mmと2.5mmとの間の深さで起こることを特徴とする請求項32に記載の方法。33. The method of claim 32, wherein delivery of the second vaccine occurs at a depth between 0.025 mm and 2.5 mm in the skin of the mammal. 第2のワクチンが前記ワクチンと同時に投与されることを特徴とする請求項32に記載の方法。33. The method of claim 32, wherein a second vaccine is administered concurrently with the vaccine. 第2のワクチンが前記ワクチンに対して逐次的に投与されることを特徴とする請求項32に記載の方法。33. The method of claim 32, wherein the second vaccine is administered sequentially to the vaccine. 第2のワクチンが前記ワクチンの1日から6週間後に投与されることを特徴とする請求項35に記載の方法。36. The method of claim 35, wherein the second vaccine is administered one day to six weeks after the vaccine. 第2のワクチンが前記ワクチンと異なるワクチンのクラスであることを特徴とする請求項32に記載の方法。33. The method of claim 32, wherein the second vaccine is a different vaccine class than the vaccine. 第2のワクチンが前記ワクチンと同じ組成であることを特徴とする請求項32に記載の方法。33. The method of claim 32, wherein the second vaccine is of the same composition as the vaccine. 第2のワクチンが前記ワクチンと異なる組成であることを特徴とする請求項32に記載の方法。33. The method of claim 32, wherein the second vaccine has a different composition than the vaccine. ワクチンを哺乳類に送達する方法であって、前記方法が、
a)0.025mmと2.5mmとの間の深さで皮膚の真皮空間をワクチンで正確に標的設定するための真皮アクセス手段を有する装置と哺乳類の皮膚を接触させることと、
b)真皮空間にワクチンを送達すること
とを含むことを特徴とする方法。
A method of delivering a vaccine to a mammal, said method comprising:
a) contacting the mammalian skin with a device having dermal access means for accurately targeting the dermal space of the skin with a vaccine at a depth between 0.025 mm and 2.5 mm;
b) delivering the vaccine to the dermal space.
送達されるワクチンが、皮下または筋肉内注射による同じ量のワクチンの送達後の応答と等じかまたはそれより大きい、哺乳類における免疫応答を誘発することを特徴とする請求項40に記載の方法。41. The method of claim 40, wherein the vaccine delivered elicits an immune response in a mammal that is equal to or greater than the response following delivery of the same amount of vaccine by subcutaneous or intramuscular injection. 送達されるワクチンが、皮下または筋肉内注射によるより多量のワクチンの送達後の応答と等じかまたはそれより大きい、哺乳類における免疫応答を誘発することを特徴とする請求項40に記載の方法。41. The method of claim 40, wherein the delivered vaccine elicits an immune response in a mammal that is equal to or greater than the response following delivery of a larger amount of the vaccine by subcutaneous or intramuscular injection. 遺伝子治療剤を哺乳類に送達する方法であって、前記方法が露出高さが0と1mmとの間の露出高さを持つ出口を有する少なくとも1つの小ゲージ中空針を介して遺伝子治療剤を投与することを含み、前記出口が0.5mmと2mmとの間の深さまで皮膚に挿入される方法。A method for delivering a gene therapy agent to a mammal, comprising administering the gene therapy agent via at least one small gauge hollow needle having an outlet having an exposed height between 0 and 1 mm. And wherein the outlet is inserted into the skin to a depth between 0.5 mm and 2 mm. 治療剤の送達が哺乳類の皮膚内の0.025mmと2.5mmとの間の深さで起こることを特徴とする請求項43に記載の方法。44. The method of claim 43, wherein delivery of the therapeutic agent occurs at a depth between 0.025 mm and 2.5 mm in the skin of the mammal. 遺伝子治療剤によりコードされるペプチドまたはタンパク質が哺乳類において発現されることを特徴とする請求項43に記載の方法。44. The method of claim 43, wherein the peptide or protein encoded by the gene therapy agent is expressed in a mammal. 発現が哺乳類の皮膚細胞内で起こることを特徴とする請求項45に記載の方法。46. The method of claim 45, wherein expression occurs in mammalian skin cells. 針が31から50ゲージのマイクロニードルであることを特徴とする請求項43に記載の方法。44. The method of claim 43, wherein the needle is a 31 to 50 gauge microneedle. 針が20°と90°との間の傾斜角度を有することを特徴とする請求項43に記載の方法。44. The method of claim 43, wherein the needle has a tilt angle between 20 and 90 degrees. 針が25°と40°との間の傾斜角度を有することを特徴とする請求項48に記載の方法。49. The method of claim 48, wherein the needle has a tilt angle between 25 and 40 degrees. 針が約0.5mmから約1.7mmの長さを有することを特徴とする請求項43に記載の方法。44. The method of claim 43, wherein the needle has a length from about 0.5 mm to about 1.7 mm. マイクロニードルがマイクロニードルのアレイ中に含まれることを特徴とする請求項47に記載の方法。48. The method of claim 47, wherein the microneedles are included in an array of microneedles. 遺伝子治療剤が核酸を含むことを特徴とする請求項43に記載の方法。44. The method of claim 43, wherein the gene therapy agent comprises a nucleic acid. 1または複数の針が皮膚に実質的に垂直に挿入されることを特徴とする請求項43に記載の方法。44. The method of claim 43, wherein one or more needles are inserted substantially perpendicular to the skin. 物質を0.025mmと2.5mmとの間の深さに皮内送達するように設計された少なくとも1つの中空針を有する送達装置を含むキットであって、前記送達装置は、遺伝子治療剤またはワクチンを含む貯蔵器を受け入れるのに適しており、マイクロニードルが貯蔵器と連通するようになっているキット。A kit comprising a delivery device having at least one hollow needle designed to deliver a substance intradermally to a depth between 0.025 mm and 2.5 mm, wherein the delivery device comprises a gene therapy agent or A kit suitable for receiving a reservoir containing a vaccine, wherein the microneedle is in communication with the reservoir. 有効な用量のワクチンまたは遺伝子治療剤をさらに含むことを特徴とする請求項54に記載のキット。55. The kit of claim 54, further comprising an effective dose of a vaccine or gene therapy agent. 用量が、送達装置の一体部分である貯蔵器内、または、送達装置に機能し得るように取り付けることができる貯蔵器内に含められていることを特徴とする請求項55に記載のキット。56. The kit of claim 55, wherein the dose is contained in a reservoir that is an integral part of the delivery device or in a reservoir that can be operatively attached to the delivery device. 中空マイクロニードルが約31から50ゲージであることを特徴とする請求項54に記載のキット。55. The kit of claim 54, wherein the hollow microneedles are about 31 to 50 gauge. 装置がマイクロニードルのアレイを含むことを特徴とする請求項54に記載のキット。55. The kit of claim 54, wherein the device comprises an array of microneedles. 装置が、
ワクチンを貯蔵する事前に充てん可能な貯蔵器に取付け可能であるハブ部分と、
前記ハブ部分により支持され、前記ハブ部分から離れるように延びる前方先端部を有する少なくとも1つの中空マイクロニードルと、
前記マイクロニードルを囲み、前記ハブ部分から前記マイクロニードルの前方先端部に向かって離れるように延びるリミッター部分を含み、前記リミッターが前記マイクロニードルの軸に概ね垂直な面内に延びる、概ね平らな皮膚係合面を含み、ワクチンの皮内注射を行うために哺乳類の皮膚に対して受け入れられるように適合されており、前記マイクロニードル前方先端部が前記皮膚係合面を超えて約0.5mmから2.0mmの距離延びており、前記リミッター部分が哺乳類の皮膚の真皮層内へのマイクロニードルの貫通を制限していることを特徴とする請求項54に記載のキット。
The device
A hub portion attachable to a pre-fillable reservoir for storing the vaccine;
At least one hollow microneedle supported by the hub portion and having a forward tip extending away from the hub portion;
A generally flat skin comprising a limiter portion surrounding the microneedle and extending away from the hub portion toward the front end of the microneedle, wherein the limiter extends in a plane generally perpendicular to the axis of the microneedle. An engaging surface, adapted to be received against mammalian skin for intradermal injection of the vaccine, wherein the microneedle forward tip is about 0.5 mm beyond the skin engaging surface. 55. The kit of claim 54, extending a distance of 2.0 mm, wherein the limiter portion limits penetration of microneedles into the dermis layer of mammalian skin.
物質を0.025mmと2.5mmとの間の深さに皮内送達するように設計された真皮アクセス手段を含むキットであって、前記真皮アクセス手段が、遺伝子治療剤またはワクチンを含む貯蔵器を受け入れるのに適しており、該真皮アクセス手段が該貯蔵器と連通するようになっているキット。A kit comprising dermal access means designed to deliver a substance intradermally to a depth between 0.025 mm and 2.5 mm, wherein said dermal access means comprises a gene therapy agent or a vaccine. A kit adapted to receive the dermis, wherein the dermis access means is in communication with the reservoir.
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